缸盖螺栓断裂失效分析
发布时间：2021-06-30 16:12:14 点击次数：330
两缸盖螺栓(分别编1号和2号)断裂位置均在杆部和头部交接处，装配拧紧时螺栓主要受力挽狂澜载重，此时，主应力与轴线成45°，而切应力则与轴线垂直。从断口看，裂纹开始区与轴线成45°角，展现为力挽狂澜时的正断断口，是正应力效用的结果。而瞬断区与轴线垂直，瞬断区面积占总断口面积的绝大部分，解释折断时应力较大或材质强度不足。
2.2 化学成分和显微组织分析
螺栓材质牌号为40Cr钢，硬度要求32～38HRC，金相组织要求1～3级(JB/T8837-2000)。经检验，1号缸盖螺栓化学成份(质量分数)合乎GB/T3077-1988之规定，见表1。两螺栓基体组织均为细的回火索氏体，按JB/T8837-2000评定，组织为1级，合乎其1～3级之技术条件规定。边沿组织中晶界明晰可见，但其色调显著比其它部位浅，估算表面存在脱碳层，其中2号螺栓更加显著，见图1。
两螺栓均残存带状组织，带状组织中还有非金属夹杂物，1号螺栓的带状组织见图2，其间的硫化物类夹杂物明晰可见，但均在规定范围之内。
2.3 显微硬度测试
经磁粉探伤，未发现磁痕。经测定，1号螺栓硬度值为34HRC，2号螺栓硬度值为36HRC和37HRC，相符32～38HRC技术条件规定。由于螺栓早已过调质处理，所以仅根据金相组织来断定外缘是不是存在脱碳层似乎尚缺证据。为证实边沿是不是存在脱碳层，对边沿和中心部位展开了显微硬度测试。
边沿硬度最低中心硬度，更进一步证明了边沿存在脱碳层。边沿碳含量的降低，使侵蚀程度下滑，因而色调较浅且晶界明晰可见。虽然螺栓在调质后对其表面展开了机加工，以除去热加工所产生的脱碳层，但在杆部与头部交接处往往难以用机器加工除去脱碳层，结果在杆和头部的交接处保存了脱碳层。
2.4 分析与讨论
由于最大应力坐落螺栓外缘，而外缘存在脱碳，减低了边沿的强度。虽然螺栓容许存在一定量的脱碳层，但脱碳层的存在对螺栓服役总是不利于的。由于裂纹来源于脱碳处，那么脱碳则成为该螺栓折断失灵的主要因素之一。
