Page 82 - 理化检验-物理分册2022年第十一期

武 坤, 等: 某型号车轮螺栓拉长和断裂原因

#
谱仪进行化学成分分析, 结果如表 1 所示, 可见 1 , 能及硬度测试结果如表 2 所示, 可见试样的力学性

#
2 螺 栓 的 各 元 素 含 量 均 符 合 GB / T 3077 — 2015 能和硬度均符合技术要求。
《 合金结构钢》 的要求。 表 2 螺栓的力学性能及硬度测试结果
#
#
表 1 1 , 2 螺栓的化学成分分析结果 % 抗拉强度 / 屈服强度 / 断后 硬度 /
项目
质量分数 MPa MPa 伸长率 / % HRC
项目
C Mn Si Mo Cr P S
实测值 1138 986 11 37
1 螺栓实测值 0.34 0.68 0.21 0.17 0.99 0.015 0.003
#
技术要求 ≥1000 ≥900 ≥9 32~39
#
2 螺栓实测值 0.36 0.69 0.19 0.18 0.99 0.017 0.004
0.30~0.60~ ≤ 0.15~0.90~ ≤ ≤
标准值 1.4 金相检验
0.37 0.90 0.30 0.30 1.20 0.025 0.025
分别从1 , 2 螺栓螺纹处截取纵向剖面试样, 用
#
#
1.3 力学性能及硬度测试 体积分数为4%的硝酸乙醇溶液腐蚀, 并用 Axiosco p e5

在 1 , 2 螺 栓 的 同 批 次 螺 栓 上 取 样, 依 据 型光学显微镜对试样进行金相检验, 结果如图2 , 3所
#
#

GB / T228.1 — 2021 《 拉伸试验 第 1 部分: 室温试验 示。由图2可知: 1 螺栓螺纹无明显脱碳, 螺纹根部

#

方法》, 用 CMT5305 型微机控制电子万能 试验机 牙底过渡圆滑, 无毛刺等缺陷, 显微组织为回火索氏
对试样进行力学性能测试。在螺栓上截取 厚度为 体2级, 符合 GB / T3098.1 — 2010 《 紧固件机械性能

#
16mm 的圆柱形试样, 用磨床磨平, 然后用 HR-150 螺栓、 螺钉和螺柱》 的要求。由图3可知, 2 螺栓的金
型洛氏硬度计对试样进行硬度测试。螺栓的力学性 相检验结果与1 螺栓基本一致 [ 2 ] 。
#

图 2 1 螺栓的显微组织形貌
#

#
图 3 2 螺栓的显微组织形貌
1.5 扫描电镜( SEM ) 及能谱分析 间集聚, 该处受力超过了螺栓的屈服强度; 扩展区为
将2 螺栓断口用线切割取样, 经超声清洗后, 对 准解理形貌, 说明该区域裂纹扩展速率较快; 螺栓最
#
试样进行宏观观察和 SEM 分析, 结果如图 4 所示。 终在剪切唇区发生一次性剪切断裂。
#
由图4可知: 2 螺栓的断口断面整体粗糙, 凹凸不平, 对试样进行能谱分析, 分析位置如图 4a ) 所示,
放射条纹方向明显, 断面可分为裂纹源区、 扩展区和 分析结果如图5 所示, 可见 Fe元素的衍射峰比较明
明显的剪切唇区[ 见图 4a )]; 裂纹源区有较多的圆形 显, 除有少量 O 元素外, 试样中无其他异常元素, 可
韧窝, 有轻微的剪切痕迹, 说明裂纹源处有力的长时 排除夹杂物引起的断裂 [ 3 ] 。

6 6