Page 53 - 理化检验-物理分册2022年第四期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202204010


                               GH4698          高温合金螺栓断裂原因




                                                 李   欣,詹   平,全琼蕊

                                          ( 中国航发航空科技股份有限公司,成都 610500 )


                    摘   要: 某型航空发动机低压涡轮盘上的一颗固定螺栓发生断裂, 对断裂螺栓进行了宏观观察、
                 断口分析、 金相检验、 化学成分分析等。结果表明: 螺栓断裂的原因是装配时产生了偏斜拉伸应力,
                 且其晶粒组织粗大, 使材料的塑性和冲击韧性降低, 螺栓的整体承载能力下降。

                    关键词: GH4698 高温合金;螺栓;晶粒;断裂



                    中图分类号: V267 ; TG115    文献标志码: B    文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 04-0037-04

                                   FracturereasonofGH4698su p erallo ybolt

                                                              ,
                                              LIXin , ZHANPin g Q UANQ ion g rui

                                ( AECCAeroScienceandTechnolo gyCo. , Ltd. , Chen g du610500 , China )


                     Abstract : Afixedboltonalowp ressureturbinediskofanaero-en g inefractured.Macrosco p icobservation ,

                fractureanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandchemicalcom p ositionanal y sisofthefracturedboltwerecarried

                out.Theresultsshowthatthereasonforboltfracturewasthattheobli q uetensilestresswasg enerateddurin g

                assembl y , andtheg rainstructurewascoarse , whichreducedthep lasticit yandim p acttou g hnessofthematerial ,

                andreducedtheoverallbearin gca p acit yofthebolt.


                     Ke y words : GH4698su p erallo y ; bolt ; g rain ; fracture
               螺栓是航空发动机中的重要连接件, 对发动机
            的稳定运行起着重要作用, 航空发动机涡轮盘的固
            定螺栓不仅要承受较高的工作温度, 还要承受高转

            速带来的高载荷        [ 1 ] 。
                 某型航空发动机低压涡轮盘上的一颗螺栓发生
            断裂, 该螺栓材料为 GH4698 高温合金, 其生产工
            艺流程为: 切割下料 → 热处理( 一次固溶 + 二次固溶
                                                                           图 1  涡轮盘螺栓装配宏观形貌
            + 时效) → 机加工 → 滚螺纹 → 荧光检查。装配发动
            机时, 该螺栓用于插入涡轮盘和挡圈通孔, 并在涡轮                         1  理化检验

            盘另一面 对 应 位 置 使 用 垫 圈 ( 材 料 为 1Cr18Ni9Ti
            钢) 和锁紧螺母( 材料为 GH4033 高温合金) 进行固                    1.1  宏观观察
                                                                   该 GH4698 高温合金螺栓断 裂 位 置 为 螺 栓 夹
            定, 工 作 温 度 为 560~580 ℃ , 螺 母 拧 紧 力 矩 为

            7.84~9.8N · m , 涡轮 盘 及 其 螺 栓 装 配 宏 观 形 貌 如         层, 基本位于垫圈与螺母的配合处, 螺栓断裂前后宏
            图 1 所示。                                            观形貌如图 2 所示。将断裂的螺栓组件拆卸, 在体
                 为查明该螺栓断裂的原因, 笔者对其进行了理                         视显微镜下观察, 可见整个断面较为平坦, 基本呈现
            化检验及分析。                                            出沿晶断裂形貌, 螺栓断口的宏观形貌如图 3 所示。
                                                               由图 3 可知, 裂纹源区( A 区) 在螺牙底部圆周范围
                收稿日期: 2021-08-12                               内分布, 裂纹向螺栓内部扩展; 扩展区( B 区) 面积约
                作者简介: 李 欣( 1990- ), 女, 本科, 工程师, 主要从事热加工工

                                                               占整个 断 面 面 积 的 60% , 断 面 粗 糙; 中 心 区 域 ( C
            艺研究工作
                                                               区) 为瞬断区, 呈纤维状。

                通信作者: 詹 平, 174449075@ qq .com
                                                                                                         3 7
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