10.9级高强螺栓断裂失效分析

螺栓断口形态1.2裂纹位置与状态显示断口位于牙1与牙2之间，集中于牙1受载面牙根处。查阅装配图可知，第3~6牙螺纹正好位于配合件沉孔处，第2螺纹为与配合件内螺纹配合的首牙螺纹，即断口正好处在该螺栓与配合件的起始结合部位。

　　4个螺距范围内的齿根（第1~5牙螺纹）部位可见明显的裂纹痕迹。（a所示为第1 ~2牙螺纹的根部裂纹的低倍扫描电镜图像，箭头所指部位明显可见齿根处裂纹。金相显示第1~5牙螺纹牙根圆弧处均有裂纹产生，深度0. 15~0.30第5~6牙齿根圆弧处未发现裂纹。（b）所示为第3 ~4牙压根圆弧处的裂纹放大图，所示该螺栓牙型角约为59.6经检测其齿根过渡圆弧半径约为0.32mm 2成分、组织及硬度检测所示为螺纹侧面边缘位置的显微组织照片，基体为较细的调质态的回火索氏体+3%未溶铁索体组织正常，符合GB/T3098. 1―2000要求的获得90%以上回火索氏体要求；边缘颜色明显比其它部位颜色深。对该螺栓截面不同深度进行光谱化学分析（SFECTRCMEIER光谱分析仪）其化学成分见表1所示，可见其表层己严重渗碳；同时根据GB/T3098.1―2000用硬度法进行表层渗碳检测，检测部位为齿测沿中径线检测，其硬度梯度值见表2检测结果可表明其表面硬度明显高于心部硬度。横截面1/2半径处检测该螺栓基体硬度为359 ~39HRC硬度要求。

　　表1化学成分分析结果（质量分数，距表面距离/mm心部表2硬度法测表层碳深度/mm 0.42心部相邻齿心部硬度/. 3缺陷分析3.1断口分析中所示F区为疲劳扩展区断面，断面与螺栓轴向约成90疲劳源位于中1所示部位，该裂纹起始于螺纹根部。（a）显示为F区断口裂纹源处高倍扫描电镜图像，因断口裂纹源处己被严重磨损，其断面光滑，但仍然可见有微挤压变形痕迹和微裂纹；（b）显示为F区断口边缘的低倍扫描电镜图像，该疲劳裂纹扩展区，具有疲劳断口特有的贝纹线，贝纹线有明显的推进痕迹，贝纹线先期呈弧形向内推进，线纹细密，中后期则呈直线向内推进，线纹较粗，因断面被反复多次挤压摩擦，使该区域变得比较光亮。