Page 70 - 理化检验-物理分册2023年第十二期
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李学军, 等: 核级泵用马氏体不锈钢螺柱断裂原因
图5 断裂螺柱断口整体及起裂区SEM 形貌
形, 断口表面呈结晶颗粒状, 由中心向周围呈明显的
放射棱线特征, 为典型脆性断口。起裂区晶面上伴
有爪状纹, 这是典型的氢脆断口形貌, 金相检验发现
断裂螺柱心部存在偏析缺陷, 在服役条件下, 螺柱处
于较高应力状态, 在力的作用下氢元素向应力集中
处或偏析缺陷处快速扩散和聚集, 从而加速了螺柱
的氢致延迟断裂。
3 结论及建议
断裂螺柱发生的是典型的氢致延迟断裂, 该批螺
柱的硬度、 屈服强度和抗拉强度较高, 增强了氢脆的
敏感性。断裂螺柱心部存在偏析缺陷, 且断裂螺柱中
氢元素质量分数高达0.00046% , 在应力作用下氢元
素极易在偏析缺陷处扩展和聚集, 从而加速了螺柱的
断裂。建议对该类马氏体高强度外螺纹紧固件的加
工和表面处理过程中, 选用氢脆风险最小的生产工
艺, 并采取有效的方法和措施避免氢脆断裂的发生。
图6 断裂螺柱扩展区和终断区断口SEM 形貌 参考文献:
位形成裂纹, 裂纹逐渐扩展, 直至材料发生断裂。 [ 1 ] 刘德林, 胡小春, 何玉怀, 等. 从失效案例探讨钢制紧
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0.00001%就可以大大增加氢脆敏感性 [ 5 ] 。力学性 续)第1讲 螺栓的失效分析与预防[ J ] . 理化检验( 物
能分析也表明: 该批螺柱强度普遍偏高, 屈服强度和 理分册), 2019 , 55 ( 6 ): 371-380.
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抗拉强度分别高达970MPa和1200MPa , 属于典
型的高强度螺柱。断裂螺柱硬度显著高于未断裂螺 析[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2016 , 52 ( 12 ): 903-905.
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柱, 螺柱硬度和强度越高, 所受应力越大, 则氢脆敏
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感性就越高。从断裂螺柱宏观形貌上看, 该螺柱断 [ 5 ] 姜招喜, 许宗凡, 张挺. 紧固件制备与典型失效案例
裂于螺纹位置, 断口洁净且较平齐, 无明显的塑性变 [ M ] . 北京: 国防工业出版社, 2015 ,
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