Page 88 - 理化检验-物理分册2022年第十期

王甲安, 等: 风电机组高强螺栓断裂原因

1.2 化学成分分析
对断裂螺栓表面和心部进行化学成分分析, 结
果如表 1 所示。由表 1 可知: 螺栓表面碳含量仅为
0.009% , 远低于 GB / T3077 — 2015 《 合金结构钢》

的要求; 螺 栓 心 部 的 其 他 元 素 含 量 均 符 合 该 标 准
要求。
1.3 金相检验
从 螺 栓 断 口 纵 截 面 位 置 处 截 取 试 样,在
DMI5000M 型光学显微镜下观察, 其显微组织形貌
如图 2 所示。由图 2 可知, 螺栓断口的显微组织为
回火索氏体, 并伴有少量块状铁素体。对螺栓螺纹
脱碳层进行观察, 其显微组织形貌如图 3 所示。由
图 1 断裂螺栓宏观形貌
图 3 可知: 螺纹表面存在明显的脱碳现象, 其深度较
晰可辨; 除裂纹源区, 断面整体较为平齐, 基本与螺
为均匀, 平均脱碳层深度约为 23.5 μ m , 高于 GB / T
栓长度方向垂直, 未见明显的塑性变形; 断口附近及
3098.1 — 2010 《 紧固件机械性能 螺栓、 螺钉和螺柱》
螺栓整体未见明显机械损伤的痕迹。
要求的脱碳层深度最大值 15 μ m 。
表 1 断裂螺栓的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn Cr Mo P S Cu Ni
表面实测值 0.009 0.257 0.553 0.975 0.157 0.008 0.006 0.014 0.003
心部实测值 0.362 0.252 0.545 0.942 0.156 0.008 0.005 0.013 0.002
标准值 0.32~0.40 0.17~0.37 0.40~0.70 0.80~1.10 0.15~0.25 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.030

金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法》,
条状夹杂物为 B 类, 球状夹杂物为 D 类, B 类夹杂
物主要呈直线分布, 部分夹杂物聚集长大且相互交
叉排列, D 类夹杂物呈不规则状分布。统计发现, B

类夹杂物单视场下总长度约为 471 μ m , D 类夹杂物
总数量为 35 个, B 类夹杂物评级为 2.5 级, D 类夹
杂物评级为 3 级。

图 2 螺栓断口显微组织形貌

图 4 夹杂物微观形貌
1.4 断口分析

图 3 螺栓螺纹脱碳层显微组织形貌 用超 声 波 清 洗 螺 栓 断 口 试 样, 在 TESCAN

利用光学显微镜对抛光态试样进行观察, 发现 VEGA3LM 型扫描电镜( SEM ) 下观察。螺栓断口
其显微组织中含有两种形态夹杂物, 分别为条状和 的 SEM 形貌如图5 所示。由图5 可知: 断口呈典型

球状( 见图 4 )。依据 GB / T10561 — 2005 《 钢中非 的脆性断裂特征, 断面分为裂纹源区、 扩展区和瞬断
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