Page 87 - 理化检验-物理分册2022年第七期

罗海军, 等: 电梯曳引机用螺栓断裂原因

表 3 螺栓不同区域的维氏硬度测试结果 HV
项目 检测位置 区域 1 区域 2 区域 3 平均值
断裂 外表面区域 231.7 239.9 224.2 231.9
螺栓
1 / 2 半径区域 320.1 305.5 300.1 308.6
实测值 中心区域 264.6 250.6 271.4 262.2
外表面区域 241.5 252.1 257.6 250.4
同批次螺栓
1 / 2 半径区域 321.1 305.3 317.2 314.5
实测值 中心区域 269.0 288.9 266.2 274.7
标准值 255~335

图 7 断裂螺栓和同批次螺栓脱碳层显微组织形貌

图 6 断裂螺栓和同批次螺栓外表面显微组织形貌
碳 层 进 行 观 察, 断 裂 螺 栓 外 表 面 有 厚 度 约 为

55.96 μ m 的完全脱碳层[ 见图 7a )], 不符合 GB / T
3098.1 — 2010 的要求( ≤15 μ m )。同批次螺栓外表

面有不完全脱碳层[ 见图 7b )], 不完全脱碳层硬度

测试结果 分 别 为 299.3 , 258.2 , 233 HV , 也 不 符 合

GB / T3098.1 — 2010 的要求。断裂螺栓的完全脱碳
层和同批次螺栓的不完全脱碳层内均有裂纹[ 见图
8a ), 8b )]。 图 8 断裂螺栓和同批次螺栓脱碳层内裂纹形貌
断裂螺栓的碳含量低于 GB / T699 — 2015 要求

2 综合分析
的范围, 降低了螺栓的疲劳强度和硬度。断裂螺栓
上述理化检验结果表明: 断裂螺栓属于多源疲 的显微组织为片状珠光体 + 铁素体( 白色网状、 针状
劳断裂, 疲劳起源于应力集中的螺栓齿根表面, 齿根 和块状分布), 表明螺栓在热处理时奥氏体化的加热

表面有不符合 GB / T4340.1 — 2009 规定的脱碳层, 温度过低或淬火前保温时间不足, 造成断裂螺栓基
降低了螺栓的硬度和疲劳强度, 在长期交变应力的 体硬度的分散度加大, 基体的疲劳强度明显降低, 塑
作用下螺栓发生疲劳断裂。螺栓齿根部分缺乏有效 性和韧性下降, 尤其是冲击韧性下降明显, 最终在螺
的过渡圆弧, 易形成应力集中区域, 当应力超过其断 栓裂纹扩展区表现出准解理断口形貌的微观特征。
裂强度时, 会在其应力集中的薄弱处形成裂纹源。 ( 下转第 78 页)
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