Page 72 - 理化检验-物理分册2023年第九期

赵世炜, 等: 某型飞机转接环螺钉断裂原因

拉应力 。螺钉显微组织为保持马氏体位向的回火
[ 3 ]
索氏体+δ铁素体, 未见异常组织, 符合标准要求, 且
螺钉的硬度满足标准要求, 说明螺钉断裂与材料无
关。螺钉断口十字槽根部附近存在较明显的腐蚀产
物, 氯元素含量较高, 1Cr17Ni2不锈钢对氯元素具有
腐蚀敏感性, 氯元素易引起材料发生应力腐蚀断裂。
飞机在大气与海洋环境中服役, 含有氯元素的腐蚀性
介质易沉积在螺钉的十字槽处。因此, 裂纹从螺钉十
图4 断裂螺钉的显微组织形貌
字槽根部起源。螺钉十字槽由冷墩冲压工艺形成, 十
可知: 螺钉十字槽深度超出标准要求。 字槽根部附近承受拉应力 , 且螺钉十字槽深度超过
[ 4 ]
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表3 1 、 3 和11 螺钉的十字槽深度检测结果 mm 标准要求, 螺钉本身的破坏拉力较小, 十字槽根部产
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项目 1 螺钉 3 螺钉 11 螺钉
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实测值 2.77 2.74 2.70 生应力集中, 最终导致螺钉发生应力腐蚀断裂。
标准值 2.10~2.50 综上所述, 十字槽沉头螺钉断裂性质和开裂性
质相同, 均为应力腐蚀所致, 开裂方向由螺钉十字槽
1.6 力学性能测试 根部向外表面扩展。沉积在十字槽处的腐蚀性介质
对未开裂的1 、 11 螺钉以及十字槽深度符合标 是螺钉发生应力腐蚀开裂的主要原因, 十字槽深度
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准的正常螺钉进行破坏拉力试验; 对7 螺钉进行洛 超标产生的应力集中进一步促进了裂纹的扩展, 最
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氏硬度测试, 结果如表4所示。由表4可知: 断裂螺 终导致螺钉断裂。
钉的硬度满足标准要求, 但对于十字槽深度超标的螺
3 结论及建议
钉, 其最小破坏拉力明显下降, 已接近标准的下限。
表4 螺钉的力学性能测试结果 飞机服役时, 含有氯元素的腐蚀性介质沉积在
破坏拉力 / kN 硬度 / HRC 螺钉十字槽处, 十字槽深度超标加剧该部位的应力
项目
1 螺钉 11 螺钉 正常螺钉 7 螺钉 集中, 在二者的综合作用下, 螺钉十字槽根部发生应
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实测值 20.61 20.70 26.01 39.6
标准值 ≥20.48 35~41 力腐蚀开裂, 裂纹由螺钉十字槽根部向外表面扩展,
最终导致螺钉断裂。
2 综合分析 建议将螺钉材料更换为高温合金材料, 提高其
由上述理化检验结果可知: 断裂螺钉与开裂螺 抗应力腐蚀能力, 并定期对螺钉进行检查。严格控
钉的断口形貌基本一致, 无明显塑性变形或冶金宏 制螺钉制造工艺, 避免螺钉十字槽深度超标。
观缺陷, 断口微观形貌呈沿晶断裂特征, 说明螺钉的 参考文献:
断裂性质为沿晶脆性断裂。螺钉断口表面的氯元素
含量较高, 且由十字槽边缘至螺钉外表面氯元素含 [ 1 ] 刘艳稳, 张跃飞, 陈林, 等. 进气道拉紧螺栓断裂分析
量逐渐降低。说明螺钉的断裂性质和开裂性质相 [ J ] . 失效分析与预防, 2018 , 13 ( 5 ): 314-317.
[ 2 ] 刘华东.12.9级高强度内六角螺栓应力腐蚀断裂原因
同, 均为应力腐蚀所致 [ 2 ] , 开裂方向由螺钉十字槽根
[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2020 , 56 ( 11 ): 43-45.
部向外表面扩展。
[ 3 ] 王磊, 费敬银, 辛文利. 飞机起落架应力腐蚀断裂及预
应力腐蚀断裂是指构件在静应力( 一般为拉应
防措施[ J ] . 热加工工艺, 2011 , 40 ( 4 ): 186-189.
力) 和腐蚀环境共同作用下发生的一种滞后断裂, 一 [ 4 ] 李剑玉. 十字槽沉头螺钉断裂失效分析[ J ] . 理化检验
般需要 3 个特定条件: 腐蚀敏感组织、 腐蚀性介质、 ( 物理分册), 2018 , 54 ( 2 ): 151-154.

( 上接第53页) [ 2 ] 陈家瑞. 汽车构造. 下册[ M ] . 北京: 机械工业出版社,
参考文献: 2009.
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[ 1 ] 张敬蕊, 刘兰霄, 吕宝锋, 等. 某 QSTE500TM 钢零件 ( 物理分册), 2023 , 59 ( 4 ): 8-11.
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折弯开裂原因[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2023 , 59
化检验( 物理分册), 2013 , 49 ( 5 ): 327-329.
( 2 ): 47-50.
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