Page 60 - 理化检验-物理分册2025年第四期
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史海燕，等：中速磨煤机磨辊轴螺栓断裂原因
于磨盘辊道上，磨辊向磨煤机中心内部呈一定倾 示。由图 2 可知：1~3 号螺栓均断裂于螺栓半高
角。断裂的3根螺栓是磨辊支架与磨辊轴相连的固 处，螺栓的螺纹表面由牙顶向牙底平滑过渡，无明
定螺栓，螺栓沿磨辊轴平面间隔120°布置 （见图1）， 显的尖锐区域；3 号螺栓有 2 处断裂，螺栓头部与
承受了磨辊的自重、碾磨压力及磨辊导向作用产生 螺杆过渡处大部分发生开裂，仅有少部分连接；对
的反作用力。截至螺栓断裂，螺栓累计服役时长约 3 号螺栓中部断面和头部断面进行观察，可见螺栓
44 622.17 h。笔者采用一系列理化检验方法对该螺 断口较为平整，断面与螺栓轴向垂直，断裂源处可
栓的断裂原因进行分析，以避免该类问题再次发生。 见多个疲劳台阶，裂纹扩展区存在明显“贝壳纹”
形貌。
1.2 金相检验
利用光学显微镜对 3 号螺栓进行金相检验，结
果如图 3 所示。由图 3 可知：断裂螺栓未见明显全
脱碳层，螺纹牙底附近组织为细小的回火索氏体，
螺栓心部组织为铁素体 + 回火索氏体，满足技术
要求。
1.3 化学成分分析
图 1 磨辊轴固定螺栓外观
利用直读光谱仪对3号螺栓进行化学成分分析，
1 理化检验 结果如表1所示。由表1可知：3号螺栓的化学成分
1.1 宏观观察 符合GB/T 3098.1—2010《紧固件机械性能 螺栓、
对3 根断裂螺栓进行宏观观察，结果如图 2 所 螺钉和螺柱》对8.8级螺栓的要求。
图 2 3 根断裂螺栓的宏观形貌
图 3 3 号螺栓的显微组织形貌
表1 3号螺栓的化学成分分析结果 % 1.4 扫描电镜（SEM）分析
质量分数 对 3 号螺栓进行SEM分析，结果如图 4 所示。
项目
C B P S 由图4可知：螺栓裂纹源位于螺栓牙底处，有多个疲
实测值 0.44 <0.000 2 0.008 0.024 劳台阶，裂纹扩展区呈疲劳条带微观形貌特征，在高
标准值 0.25~0.55 ≤0.003 ≤0.025 ≤0.025 倍下可观察到大致平行的二次裂纹。
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