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螺栓斷裂失效分析
01測(cè)試背景
某8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓在汽車減速器上裝配過(guò)程中發(fā)生斷裂,具體斷裂參數(shù)不詳,斷裂螺栓如下圖。客戶送檢失效樣品進(jìn)行檢測(cè)分析,實(shí)驗(yàn)室對(duì)不良樣品進(jìn)行宏觀觀察、斷口微觀分析、夾雜物分析、金相組織分析、化學(xué)成分及硬度分析,以期找出斷裂失效原因。
不良樣品外觀照片
02樣品信息
螺栓材質(zhì)為SWRCH35K,其制作工藝為冷鐓→搓牙→清洗→熱處理→鍍鋅處理,出貨給汽車零組件廠進(jìn)行組裝使用。
03測(cè)試項(xiàng)目、方法及設(shè)備信息
測(cè)試環(huán)境:(23±5)℃,(40~80)%RH
04測(cè)試結(jié)果
4.1|斷口宏觀觀察
不良樣品宏觀觀察照片
4.2|斷口微觀形貌及成分分析
EDS成分測(cè)試結(jié)果 (wt%)
小結(jié):斷口A區(qū)域?yàn)榻饫砗恿骰?,部分位置存在明顯鐵銹,B區(qū)域存在明顯的擴(kuò)展臺(tái)階,微觀形貌為細(xì)小的韌窩形貌,C區(qū)域瞬斷區(qū)為典型的等軸韌窩形貌,斷面整體為韌性斷裂,整個(gè)斷口表面未發(fā)現(xiàn)其他異常元素存在。EDS成分?jǐn)?shù)據(jù)為半定量分析,結(jié)果僅供參考,所給成分為質(zhì)量百分比。
4.3|夾雜物分析
小結(jié):螺栓左右兩側(cè)的螺牙根部均無(wú)明顯裂紋存在,螺牙根部鍍鋅層有明顯破壞痕跡,螺栓基體中并無(wú)較大的氣孔或夾雜物存在,根據(jù)GB/T 10561-2023對(duì)基體中非金屬夾雜物進(jìn)行評(píng)級(jí),基體夾雜物為D類,級(jí)別為2.0級(jí)。
4.4|金相組織
小結(jié):從斷口位置金相組織可以看出,斷口處晶粒明顯沿一定方向被拉長(zhǎng),說(shuō)明該位置斷裂前有明顯受力情況;螺栓芯部與螺牙組織相對(duì)均勻,均為回火索氏體,說(shuō)明材料經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理,參照GB/T 3098.1-2010,斷裂螺栓的金相組織符合要求。
4.5|化學(xué)成分測(cè)試
小結(jié):以上所給成分均為質(zhì)量百分比;參照J(rèn)IS G 3507-2010,斷裂螺栓化學(xué)成分符合SWRCH35K的規(guī)格要求。
4.6|硬度測(cè)試
05討論與分析
本失效案件中,斷裂螺栓的夾雜物、金相組織、化學(xué)成分、材質(zhì)硬度均滿足技術(shù)規(guī)格要求,且螺牙位置無(wú)明顯微裂紋存在,說(shuō)明螺栓的斷裂與材質(zhì)、熱處理及加工工藝無(wú)關(guān)。螺帽有明顯變形,螺牙根部鍍層開(kāi)裂,斷口位置金相組織中晶粒被明顯拉長(zhǎng)變形,說(shuō)明螺栓在斷裂前有明顯受力情況。
06結(jié)論與建議
結(jié)論:
建議:
建議客戶在螺栓裝配過(guò)程中嚴(yán)格按照SOP操作,避免螺栓受力不均或過(guò)載導(dǎo)致其斷裂失效。