Page 44 - 理化检验-物理分册2022年第五期

师利芳, 等: 车用六角头螺栓断裂原因

0.000008% ,未 去 镀 层 试 样 的 氢 含 量 约 为 整且流畅, 未发现流线紊乱情况, 可排除是由流线紊

0.000011% 。由于氢原子较小, 极易在后续的高温 乱导致的断裂情况; 1 , 3 , 4 , 5 试样的全脱碳层
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加工( 如加热、 轧制、 热处理等) 过程中逸散, 行业认为 深度均为 0 mm , 螺纹未脱碳层高度分别为 0.92 ,
一般紧固件成品氢含量需控制在 0.00001% 以内 [ 5 ] 。 0.92 , 0.87 , 0.92mm , 断裂螺栓外螺纹的牙形高度为

而5 试样去镀层后的氢含量小于 0.00001% , 未去 1.1mm , 因此 4 个试样的脱碳层均满足标准 GB / T
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镀层试样的氢含量大于 0.00001% , 表明试样在增 3098.1-2010 《 紧固件机械性能 螺栓、 螺钉和螺柱》
加镀层的电镀工艺中, 引入了大量的氢。 中对 10.9 级螺栓的要求 [ 6 ] ; 样品心部金相检验结果
1.4 金相检验 表明, 4 个螺栓的显微组织以回火索氏体为主, 但仍
取1 , 3 , 4 , 5 试样心部材料进行金相检验, 有部分板条状马氏体存在, 组织并不均匀, 这与零件
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其中4 试样的检验结果如图3 所示。图3a ) 显示了 硬度和强度偏高的情况相符。这种情况会使螺栓的
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零件头部金属流线, 金属流线头下圆角部分流线完 氢脆敏感性增强 [ 7 ] 。

图 3 4 试样金相检验结果
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1 , 3 , 4 , 5 试样非金属夹杂、 脱碳及显微组织 的非金属夹杂、 脱碳层 [ 8 ] 深度及显微组织相差不大, 且
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检验结果如表2 所示。结果表明, 1 , 3 , 4 , 5 试样 均符合 CVTC51058 《 汽车紧固件用线材技术要求》。

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表 2 试样金相检验结果
硬度 / 非金属夹杂物级别 / 级 全脱碳层深度 / 螺纹未脱碳层深度 / 显微
项目
HRC A B C D DS mm mm 组织
1 实测值 37.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0 0.92 回火索氏体
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3 实测值 37.7 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0 0.92 回火索氏体
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4 实测值 37.2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0 0.87 回火索氏体
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5 实测值 38.2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0 0.92 回火索氏体
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标准值 32~39 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.5 ≤1.0 ≤1.0 0 ≥0.733 回火索氏体
1.5 力学性能测试
1 , 3 , 4 , 5 试 样 的 洛 氏 硬 度 测 试 结 果 及
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3 , 4 , 5 试样的拉伸试验结果 见如表 3 所示。 4
个试样的硬度差异较小, 结合化学成分分析结果, 可
推测来样确为同批次螺栓。 3 , 4 , 5 试样抗拉强
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度符合标准 GB / T3098.1-2010 对 10.9 级螺栓的
要求, 拉伸试验后的试样宏观形貌如图 4 所示, 可以
看出试样有明显的颈缩, 证明其具有较好的塑性 [ 9 ] 。
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表 3 试样力学性能测试结果 图 4 3 , 4 , 5 试样拉伸试验后宏观形貌
项目 硬度 / HRC 抗拉强度 / MPa
2 综合分析
1 实测值 37.0 -
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3 实测值 37.7 1154 1 , 2 试样断口均为多点起裂, 微观断口形貌中
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4 实测值 37.2 1154
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发现少量撕裂棱、 鸡爪纹, 以及部分点状腐蚀产物。
5 实测值 37.8 1177
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标准值 32~39 ≥1040 1 , 3 , 4 , 5 试样的化学成分、 硬度、 非金属夹
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