特种钢螺栓断裂分析

六方螺栓，材质为35CrMo，强度级别为10.9级，规格为M30，表面镀锌，在安装时断裂。

试验过程与结果

断裂螺栓于螺纹收尾的杆部与螺纹连接处发生断裂。断裂件宏观形貌见图13-113。

图13-113   断裂螺栓形貌

螺栓断裂之后断口没有受到有效保护，腐蚀较严重，杆部断口宏观形貌，见图13-114；螺纹部分的断口宏观形貌，见图13-115。

图13-114 杆部断口形貌        图13-115  螺纹部分断口形貌                          

扫描电镜观察，断口粗糙，裂纹源区位于断口的外周边，周边存在众多的台阶花样，表明断裂起始位置属多源性，断口心部微观形貌为解理和准解理，断口均属脆性断口。

断口心部微观形貌，见图13-116；

断口边沿微观形貌，见图13-117。

图13-116 断口心部微观形貌           图13-117  断口边沿微观形貌，

金相组织检查，取断裂螺栓制成横向金相试样和纵向金相试样，进行检查，采用不同的放大倍数观察，组织均粗大，为粗大的回火索氏体。

横向金相试样的心部和边缘进行组织，见图13-118、图13-119。

纵向金相试样的心部和边缘进行组织，见图13-120、图13-121。

图13-118  心部金相组织  500×       图13-119 边缘金相组织  500×

图13-120 心部金相组织  100×       图13-121  边缘金相组织  100×

断裂螺栓经化学成份分析，分析结果，材料为35CrMo，符合标准要求。

分析与讨论

断裂螺栓的横向组织、纵向组织均显粗大，为粗大回火索氏体，极大地降低材料的断裂抗力和韧性。

该批螺栓存在组织粗大，使螺栓强度和塑性降低，脆性增加，在正常的装配应力作用下发生脆性断裂。

组织粗大的原因是由于过热，该批螺栓因热处理工艺不当，温度过高所造成。

该批螺栓热处理工艺不当，温度过高，造成螺栓过热，组织粗大，使螺栓强度和塑性降低，脆性增加，在装配应力作用下螺栓发生脆性断裂。

结论与启示

（1）螺栓过热、组织粗大，在装配应力作用下发生脆性断裂。

（2）由于该批螺栓热处理工艺不当，温度过高，造成螺栓过热，组织粗大。

（3）螺栓热处理时要防止温度过高，避免螺栓过热、造成组织粗大。