Page 91 - 理化检验-物理分册2025年第五期
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王 强，等：航空零件典型脆性断裂原因
图 1 断裂螺栓宏观形貌
已在一侧径向贯穿，裂纹刚健笔直，无明显塑性变
形。在靠近中心孔裂纹一侧的位置可见弧形痕迹（见
图4），可知裂纹从该痕迹处萌生起源。断口源区微
观形貌呈沿晶+准解理断裂特征，还有少量韧窝。
沿晶晶面上还可见“鸡爪痕”特征的撕裂棱线，未见
夹渣、气孔等冶金缺陷，裂纹源区SEM形貌如图 5
所示。对裂纹源区进行能谱分析，结果显示其成分
图 2 螺栓断口 SEM 形貌 为正常材料的基体元素，未发现表面镀铬层的渗入。
区的特征基本相同，均为沿晶特征，晶面上有碳化物
颗粒分布。人工打断螺栓光杆段制造缺口，其断口
也呈沿晶形貌特征。
对断裂螺栓进行硬度测试和化学成分分析，结
果均符合技术要求。螺栓断口除剪切唇外，均呈沿
晶特征，说明其为脆性断裂；而且人工打断断口也
呈脆性断裂特征，说明其脆性来自螺栓本身。该螺
栓的热处理工艺为（1 030±10）
℃淬火、480~540 ℃
图 3 侧滚轮宏观形貌
回火，强度为（1 175±100） MPa，螺栓的实际测得
强度为1 130 MPa，满足技术要求。根据《中国航空
材料手册》，1Cr17Ni2钢有明显的回火脆性，不宜在
400~580 ℃回火，而螺栓的回火温度为480~540 ℃，
正好在该温度范围。此外，对比回火脆性温度区间
内及脆性温度区间外的试样，回火脆性区间试样的
冲击吸收能量为非脆性温度区间回火试样冲击吸收
能量的59%。因此，可以判断螺栓在回火脆性温度范
围内回火是其脆性断裂的主要原因，为零件的批次性
图 4 裂纹上的弧形痕迹宏观形貌
问题，将问题螺栓未出厂就进行停用处理。后续要调
整螺栓的回火温度，避开回火脆性区间。
1.2 侧滚轮裂纹
某侧滚轮装配时没有产生裂纹，在装配后几天
内就产生了裂纹。侧滚轮材料为GCr15钢，其主要
生产工艺流程为：下料→数控车→热处理→磨工、车
工→中间检验→热处理（低温回火） →磁粉检测→表
面处理→磁粉检测→成品检验。
侧滚轮宏观形貌如图3所示。由图3可知：裂纹 图 5 裂纹源区 SEM 形貌
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