Page 73 - 理化检验-物理分册2024年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202404014

304 不锈钢扁圆头方颈螺栓断裂原因

庄翠芬 , 沈家民 , 陈晓春 , 李 帅 , 江华生 1 , 2

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( 1. 浙江东明不锈钢制品股份有限公司, 嘉兴 314000 ; 2. 嘉兴南湖学院 机电工程学院, 嘉兴 314001 )

摘 要: 某304不锈钢扁圆头方颈螺栓在第二次紧固过程中发生断裂现象。采用宏观观察、 化
学成分分析、 断口分析、 金相检验、 金属流线检测、 着色渗透检测和力学性能测试等方法对螺栓断裂
原因进行分析。结果表明: 螺栓试样的显微组织、 非金属夹杂物、 金属流线和内部裂纹检查结果均
无异常, 化学成分分析、 抗拉强度测试结果均符合相应标准要求; 断口微观形貌呈明显的解理断裂
特征, 螺栓断裂性质为脆性过载断裂, 断裂原因为头部断裂起始区存在应力集中。
关键词: 扁圆头方颈螺栓; 脆性过载断裂; 应力集中; 金属流线

中图分类号: TG115.2 ; U213.5+2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 04-0057-03

Fracturereasonofflatroundheads q uareneckboltof304stainlesssteel

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ZHUANGCuifen , SHENJiamin , CHENXiaochun , LIShuai , JIANGHuashen g 1 , 2

( 1.Ton g min gStainlessSteelProductsManufacturin gEnter p riseCo. , Ltd. , Jiaxin g 314000 , China ;

2.SchoolofMechanicalandElectricalEn g ineerin g , Jiaxin gNanhuUniversit y , Jiaxin g 314001 , China )

Abstract : Theflatroundheads q uareneckboltof304stainlesssteelfractureddurin g thesecondfastenin g

p rocess.Thecausesofboltfracturewereanal y zedb y meansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p osition

anal y sis , fractureanal y sis , metallo g ra p hicexamination , metalstreamlinedetection , colorin gp enetrationtestand

mechanical p ro p ert ytest. Theresultsshowthattherewerenoabnormalitiesinthemicrostructure , non-metallic

inclusions , metalstreamlinesandinternalcracksoftheboltsam p les , andthechemicalcom p ositionanal y sisand

tensilestren g thtestresultsmetthere q uirementsofthecorres p ondin g standards.Thefracturemor p holo gy showed

obviouscleava g efracturecharacteristics.Thefracturep ro p ert yoftheboltwasbrittleoverloadfracture , andthe

fracturereasonwasthattherewasstressconcentrationintheinitialareaoftheheadfracture.

Ke y words : flatroundheads q uareneckbolt ; brittleoverloadfracture ; stressconcentration ; metalstreamline
扁圆头方颈螺栓是一种常用的螺纹紧固件。螺 现象。该批次扁圆头方颈螺栓的制造工艺为: 下料
栓材料为304不锈钢, 扁圆头方颈螺栓具有优异的 →成形→搓牙→洗光→成品检验→包装。笔者采用

耐腐蚀性、 耐高温性以及良好的力学性能,广泛应 宏观观察、 化学成分分析、 断口分析、 金相检验、 金属
用于机械工程、 交通工具、 建筑工程和高速公路护栏 流线检测、 着色渗透检测和力学性能测试等方法对
等领域 [ 1 ] 。服役状态下的扁圆头方颈螺栓的失效严 螺栓断裂原因进行分析, 并提出相应的改进措施与
重威胁机械设备的运行安全 [ 2 ] 。为此, 对扁圆头方 建议, 以防止该类事故再次发生。
颈螺栓的断裂原因进行分析, 对于其结构设计、 制造
1 理化检验
工艺、 质量检验和使用维护具有重要的意义。
某设备在役304不锈钢扁圆头方颈螺栓在紧固 1.1 宏观观察
使用一段时间后, 再次正常紧固复检时发生了断裂 断裂扁圆头方颈螺栓由杆部和头部组成, 二
者通过方颈连接, 断裂螺栓宏观形貌如图 1 所示。
收稿日期: 2023-12-26 由图1可知: 断裂发生于螺栓头部与方颈的连接
作者简介: 庄翠芬( 1976- ), 女, 本科, 高级工程师, 主要从事不
处, 断口附近不存在明显塑性变形、 磨损、 腐蚀等
锈钢紧固件生产技术与管理研究工作
现象。
通信作者: 江华生( 1978- ), j ian g hwasin g @163.com
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