Page 53 - 理化检验-物理分册2024年第六期

6

质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl240087

SCM435 钢摇臂螺栓断裂原因

吕金峄，王 勤，李亚洲，贾 川，郭明仪
［济源钢铁(集团)有限公司，济源 459000］

摘 要：某汽车发动机SCM435钢摇臂螺栓在试验过程中发生断裂现象。采用宏观观察、化学成
分分析、金相检验、硬度测试、扫描电镜分析等方法对螺栓的断裂原因进行分析。结果表明：摇臂螺
栓的化学成分和硬度均符合产品要求，显微组织无异常；摇臂螺栓在使用过程中发生偏载，承受了
超出其疲劳强度的异常弯曲应力，最终导致材料疲劳断裂。
关键词： SCM435钢；摇臂螺栓；弯曲应力；显微组织；偏载；断裂
中图分类号：TG115.2；TB31 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)06-0037-05
Causes of fracture of SCM435 steel rocker bolt

LYU Jinyi, WANG Qin, LI Yazhou, JIA Chuan, GUO Mingyi

［Henan Jiyuan Iron & Steel (Group) Co.,Ltd., Jiyuan 459000, China］

Abstract: The SCM435 steel rocker bolt of an automobile engine fractured during the test. The causes of bolt
fracture were analyzed by means of macroscopic observation, chemical composition analysis, metallographic examination,
hardness test, scanning electron microscopy analysis. The results show that the chemical composition and hardness of the
rocker bolt met the product requirements, and the microstructure was normal. The rocker bolt was eccentrically loaded
during use, and it bore abnormal bending stress exceeding its fatigue strength, which eventually led to fatigue fracture
of the material.
Keywords: SCM435 steel; rocker bolt; bending stress; microstructure; eccentric load; fracture

SCM435钢是一种典型的中碳低合金冷镦钢，其 笔者采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、
碳、铬、钼元素的含量较高，淬透性良好，该钢经过调 硬度测试、扫描电镜（SEM）分析等方法对螺栓断裂
质后可以获得较高的抗疲劳强度、抗冲击性能和低 原因进行分析，以防止该类问题再次发生。
温韧性，综合性能优良，主要用于生产10.9，12.9级
1 理化检验
的高强度紧固件，广泛应用于汽车制造、轨道交通、
1.1 宏观观察
工程机械和风力发电等领域 [1-3] 。摇臂螺栓是发动机
断裂摇臂螺栓和断口宏观形貌如图1所示。将
的重要零部件之一，工作时需要承受较大的拉力、扭
螺栓线切割后，在断口处纵剖并冷镶嵌。由图1可知：
力和交变应力 [4-5] 。某公司采购了一批SCM435钢六
螺栓螺杆处断裂为两段，断裂处位于第5螺纹牙和第
角法兰螺栓，用于固定汽车发动机摇臂，当运行约
6螺纹牙之间。
11.3万km时，发动机出现严重异响，经过排查，发现
采用超声波乙醇溶液清洗试样后，在体视显微
摇臂螺栓断裂导致运行过程中发动机气阀室罩盖损
镜下观察，结果如图2所示。由图2可知：断口呈弯
坏。该摇臂螺栓的具体加工过程为：直径为12 mm的
曲疲劳断裂特征，疲劳源位于螺纹牙根部，断口呈银
母材→两球两拉至直径9.7 mm→冷镦→机械加工→
亮色[见图2a)]；法兰支撑面存在环形分布的小台阶，
搓丝→热处理→发黑等。
约占整个圆周的3/5，小台阶处呈银亮色[见图2b)]。
1.2 化学成分分析
收稿日期：2024-03-26
在螺栓上截取试样，根据GB/T 4336—2016 《碳
作者简介：吕金峄（1994-） ，男，硕士，主要从事冷镦和冷挤压
用钢生产工艺研究和失效分析工作，ljyviolin@sina.com 素钢和中低合金钢 多元素含量的测定 火花放电
37