Page 53 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202312009

动车机组用 304 不锈钢螺栓断裂原因

刘艳锋, 刘小民, 王法云, 赵宇清, 李晓增, 潘永红

( 广州质量监督检测研究院, 广州 511447 )
摘 要: 某动车机组用304奥氏体不锈钢螺栓在使用约2个月后发生断裂, 采用宏观观察、 化学
成分分析、 微观分析等方法分析了其断裂原因。结果表明: 螺栓的原材料为轧制态, 显微组织为奥
氏体+铁素体+碳化物, 导致螺栓原材料的力学性能产生方向性, 使材料径向塑性和韧性明显降
低, 在螺纹搓丝过程中, 螺纹根部附近产生了较多的加工裂纹; 织构组织使这些裂纹在低周径向应
力的作用下更易发生扩展, 最终导致螺栓发生疲劳断裂。
关键词: 织构组织; 疲劳断裂; 电子背散射衍射检测; 奥氏体不锈钢螺栓

中图分类号: TG115.2 ; TB31 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 12-0037-03

Causesoffractureof304stainlesssteelboltformotortrainunit

,
LIUYanfen g LIUXiaomin , WANGFa y un , ZHAOYu q in g LIXiaozen g PANYon g hon g
,
,

( Guan g zhouQualit ySu p ervisionandTestin g Institute , Guan g zhou511447 , China )

Abstract : The304austeniticstainlesssteelboltforamotortrainunitfracturedafterabout2monthsofuse.The

fracturecauseswereanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sisandmicrosco p icanal y sis.

Theresultsshowthattherawmaterialoftheboltwasrolled , andthemicrostructurewasaustenite+ferrite+carbide ,

whichledtothedirectionalit yofthemechanical p ro p ertiesoftheraw materialofthebolt , andtheradial p lasticit yand

tou g hnessofthematerialwereobviousl y reduced.Inthe p rocessofthreadrubbin g , therewereman yp rocessin g cracksnear

therootofthethread.Thetexturedstructuremadethesesourcecracksmorelikel y toex p andundertheactionoflow-c y cle

radialstress , whicheventuall y ledtofati g uefractureofbolts.

Ke y words : texturestructure ; fati g uefracture ; electronbackscatterdiffractiondetection ; austeniticstainless

steelbolt
304 不锈钢在常温下的显微组织为稳定奥氏 裂, 翻板锁内部结构宏观形貌如图1所示。转子在
体, 钢的塑性、 韧性、 冷加工性良好, 在工业中得到了 把手顺时针转动时,
广泛应用 [ 1 ] 。小规格的304不锈钢螺栓通常由钢丝 通过螺栓带动锁舌压缩弹簧缩入, 松开把手时锁舌
或钢棒原材料冷变形加工而成, 因此不锈钢螺栓的 被压缩弹簧弹出, 螺栓推动转子和把手复位。螺栓
质量与原材料的性能及加工工艺相关。
在使用过程中承受径向的交变应力, 螺栓规格为
某动车机组翻板锁舌用304不锈钢螺栓在使用 M4A2-70 。采用显微镜对螺栓断口进行观察, 断口

不到2个月就发生断裂。笔者采用宏观观察、 化学
的宏观形貌如图2所示。断口大致可分为断裂起始
成分分析、 微观分析等方法分析了其断裂原因, 以避
免该类问题再次发生。
1 理化检验

1.1 宏观观察
某动车机组翻板锁锁舌的固定传动螺栓发生断

收稿日期: 2023-01-17
作者简介: 刘艳锋( 1986- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事金属材
图1 翻板锁内部结构宏观形貌
料检测及研发工作, l y fc j l y f@163.com
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