35CrMo鋼高強(qiáng)螺栓斷裂失效分析

韓克甲, 趙曉輝, 李洪偉

(淄博市新材料研究所, 淄博 255040)

35CrMo鋼高強(qiáng)螺栓斷裂失效分析

韓克甲, 趙曉輝, 李洪偉

(淄博市新材料研究所, 淄博 255040)

某風(fēng)電廠鐵塔用緊固高強(qiáng)螺栓在使用一個(gè)月后于螺紋處出現(xiàn)多根斷裂現(xiàn)象。通過宏觀檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、斷口分析等方法對(duì)螺栓斷裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：失效高強(qiáng)螺栓螺紋處表面全脫碳層深度超標(biāo)，且脫碳層深度極不均勻，在全脫碳層最大深度處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，并造成螺栓表面部分區(qū)域的強(qiáng)度和抗疲勞性能下降，無法承受設(shè)計(jì)載荷，從而導(dǎo)致高強(qiáng)螺栓在此處出現(xiàn)應(yīng)力裂紋并最終發(fā)生疲勞斷裂失效。

高強(qiáng)螺栓；脫碳；應(yīng)力裂紋；疲勞斷裂

某風(fēng)電廠采購一批鐵塔用緊固高強(qiáng)螺栓，螺栓規(guī)格為M24 mm×120 mm。該批螺栓在安裝使用一個(gè)月后出現(xiàn)多根螺栓斷裂現(xiàn)象，斷裂位置在螺栓與螺母咬合處的螺紋根部。該批螺栓材料為35CrMo鋼，生產(chǎn)工序?yàn)椋涸牧稀浒巍溴懗尚汀庸ぢ菁y→870 ℃油淬→清洗→470～485 ℃回火→表面鍍鋅處理等。筆者通過對(duì)失效螺栓進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能試驗(yàn)、金相分析等理化性能試驗(yàn)，對(duì)其斷裂原因進(jìn)行了分析,并提出了改進(jìn)建議。

1 理化檢驗(yàn)

圖1 斷裂螺栓宏觀形貌Fig.1 Macro morphology of the fractured bolt

1.1 宏觀檢驗(yàn)

失效高強(qiáng)螺栓自螺紋根部斷裂，如圖1所示。斷口外緣可見明顯的點(diǎn)狀疲勞源，由疲勞源向內(nèi)發(fā)展的疲勞擴(kuò)展區(qū)可見逐次粗大的“年輪”狀條紋區(qū)，裂紋源對(duì)面是脆性斷裂的瞬斷區(qū)，可見斷口呈典型的疲勞斷裂特征[1]，如圖2所示。……