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情況介紹

     某地鐵車輛用高強度六角頭螺栓（以下簡稱：螺栓）在裝車服役后剛剛抵達目的地就發(fā)生斷裂。螺栓材料為42CrMo，規(guī)格為Φ36X150，性能等級為10.9級。主要加工流程：下料→墩頭→機加工→淬回火→滾螺紋→涂裝→出廠。現將分析結果介紹如下：

    螺栓斷裂位置發(fā)生在螺帽與螺桿連接根部，螺栓斷口見圖1、圖2，斷裂始于圖1左邊的箭頭2位置，可見放射狀幅面，整個斷面大部分為細瓷狀快斷斷口，斷口中間上半部分為最后剪切撕裂區(qū)。在螺栓邊緣（圖1始斷區(qū)箭頭1位置），有一塊氧化分層（圖2）；理化分項分析的切割面示意圖見圖4，螺帽標識見圖4，

   圖1   螺栓斷裂位置 

圖2  斷口始斷區(qū)的氧化分層

圖3 分項檢驗的切割面 圖4  螺栓端部標識

     對螺栓斷口進行掃描電鏡分析，圖5為螺栓起斷處低倍形貌，圖一箭頭1、箭頭2位置均存在微裂紋，見圖6至圖8，箭頭2處起斷區(qū)域為韌窩撕裂形態(tài)，韌窩內有大量夾雜物附集（圖9）；快斷區(qū)為解理斷面（圖10）。

圖5 圖1箭頭1處裂紋 

 圖6 圖5放大后存在的微裂紋

圖7   箭頭2處微觀   

圖8  圖7放大后附近微裂紋

圖9  箭頭2處韌窩撕裂  

  圖10   快斷區(qū)解理斷面

                           化學成分分析

    在螺栓斷裂位置附近取樣進行化學成分分析，結果見表1 ：

結果表明：螺栓的化學成分符合GB/T3077-2015 《合金結構鋼》標準中42CrMo鋼的技術要求。

硬度測試

    對螺栓依據GB/T230.1-2009標準進行洛氏硬度試驗（試驗位置依據圖4所示），試驗結果見表2：

結果表明：螺栓的硬度符合GB/T3098.1-2010《緊固件機械性能 螺栓、螺釘和螺柱》標準中10.9性能等級螺栓的技術要求。

      在參照圖4所示截面，對螺栓進行微觀金相分析。螺栓金相組織為回火托氏體，組織較細，無過熱特征，見圖11。圖1箭頭1位置存在線狀金屬夾雜物的附集，破壞了金屬的連續(xù)性，并向螺栓心部延伸，見圖12至圖14。

 圖11 300X螺栓金相組織 圖12 60X非金屬夾雜物附集

圖13  300X圖12放大 圖14  300X圖12裂紋根部放大