42CrMo合金結構鋼螺栓斷裂失效分析
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生斷裂。螺栓材料為42CrMo，規格為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： 理化分析 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 分析與討論 螺栓的化學成分為42CrMo（GB/T 3077-2015）， 螺栓硬度達到GB/T 3098.1-2000標準中規定的10.9級螺栓硬度要求（HRC32-39），金相組織無異常，螺栓最終熱處理工藝正常。螺栓的斷裂形式屬于應力過載撕裂，始斷區域存在原始裂紋（線狀非金屬夾雜物附集）， 螺栓在服役過程中，在螺帽與螺桿過渡區域原始裂紋處發生應力集中，螺栓承載條件發生變化，受載荷作用裂紋橫向擴展，當螺栓承載能力小于受載載荷時，發生瞬間斷裂。 結論與建議 螺栓斷裂與存在原材料夾雜有關，建議進行加強原材料質量控制，以提高材料純凈度。
