Page 55 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

刘艳锋, 等: 动车机组用304不锈钢螺栓断裂原因

图5 螺栓纵截面显微组织形貌 图9 螺栓材料纵截面晶粒分布图
织构组织使螺栓原材料的力学性能有了方向
性, 横向的塑性和韧性会明显降低 [ 4 ] 。组织中铁
素体和碳化物, 会使横向的韧性和可加工性能进
一步恶化, 导致螺栓在螺纹搓丝的过程中产生较
多的加工裂纹, 这些裂纹为螺栓的疲劳断裂提供
了裂纹源。
翻板锁锁舌的螺栓在使用过程中承受的是径向
交变应力, 应力方向与螺栓轴向垂直, 正好是螺栓材
图6 螺栓纵截面能谱分析位置
料性能恶化的方向, 使得加工裂纹更易在径向发生
疲劳扩展, 最终导致螺栓发生疲劳断裂。

3 结语及建议

奥氏体不锈钢材料的最终热处理状态一般应
为固溶态, 固溶态不锈钢具有最好的耐腐蚀性, 还
可以获得良好的综合力学性能。一般奥氏体不锈
钢螺栓在冷加工成形后, 不再进行热处理, 因此建
议采用固溶态的原材料来生产翻板锁锁舌螺栓,
图7 螺栓纵截面能谱分析结果
以改善螺栓原材料的可加工性能, 减少加工裂纹,
同时还可以形成等轴晶粒, 提高螺栓径向的力学
性能。
参考文献:

[ 1 ] 张强, 章伟, 甘美露, 等.304 不锈钢编码器小轴断裂

原因[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2023 , 59 ( 1 ): 47-50.
[ 2 ] 孙智, 任耀剑, 隋艳伟. 失效分析: 基础与应用[ M ] . 北
京: 机械工业出版社, 2017.
图8 螺栓材料轴向晶体取向
[ 3 ] 史宝良, 李岩, 张腾飞, 等. 液氨储存罐 304不锈钢法
材或丝材的原材料一般采用热轧的方式生产, 热轧
兰连接螺栓断裂失效分析[ J ] . 理化检验( 物理分册),
过程中发生动态再结晶, 即原始晶粒因为轧制变形
2017 , 53 ( 10 ): 740-745.
而沿轴向拉长, 变形晶粒同时发生再结晶而形成新 [ 4 ] 崔忠圻, 覃耀春. 金属学与热处理[ M ] . 北京: 机械工
的等轴晶并长大。当再结晶不完全时就会形成形变 业出版社, 2007 : 181-182.

织构组织。

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