10.9級(jí)六角頭螺栓，規(guī)格為M10×70mm，40Cr鋼制作，裝配時(shí)發(fā)生斷裂。

15.2.1  試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

斷裂件斷裂部位位于螺紋部分，斷口附近塑性變形明顯，有頸縮現(xiàn)象，宏觀形貌見(jiàn)圖15-6。

斷裂件斷口較灰暗，成纖維狀；有較大的塑性變形區(qū)域，粗糙的區(qū)域?yàn)樽詈髷嗔褏^(qū)的瞬斷區(qū)，斷口具有扭斷斷口特征，箭頭指處為最后扭斷區(qū)，宏觀形貌見(jiàn)圖15-7。

圖15-6   斷裂件宏觀形貌

                    圖15-7  斷口宏觀形貌

采用掃描電鏡觀察，斷口的微觀形貌為韌窩形貌；

變形區(qū)域的韌窩具有明顯的方向性，見(jiàn)圖15-8；

瞬斷區(qū)的韌窩形貌，見(jiàn)圖15-9。

   圖15-8  變形區(qū)域的韌窩                     圖15-9  瞬斷區(qū)的韌窩

在斷裂件斷口附近取樣進(jìn)行金相組織和脫碳檢查：

斷裂件金相組織為回火索氏體組織，見(jiàn)圖15-10。

斷裂件脫碳試驗(yàn)，依據(jù)《GB/T3098.1-2000》標(biāo)準(zhǔn)方法，脫碳試驗(yàn)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求

圖 15-10  回火索氏體組織

   用光譜法對(duì)斷裂螺栓進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果，各元素成分含量均符合《GB/T 3077-1999》40Cr鋼標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)斷裂螺栓進(jìn)行心部硬度檢測(cè)，技術(shù)要求為320 HV10，檢測(cè)結(jié)果為365～380 HV10，符合《GB/T3098.1-2000》標(biāo)準(zhǔn)要求。

   取與斷裂螺栓同批號(hào)未使用過(guò)的螺栓3件，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)結(jié)果，抗拉強(qiáng)度為1140MPa～1130MPa，符合10.9級(jí)強(qiáng)度等級(jí)要求。

15.2.2  分析與討論

斷裂件在螺紋處斷裂，有塑性變形和頸縮現(xiàn)象，斷口具有扭斷斷口特征。

斷裂件斷口微觀形貌均為韌窩狀塑性變形特征，有回旋狀塑性變形痕跡，螺栓塑性變形區(qū)韌窩方向性明顯，說(shuō)明其斷口是以扭轉(zhuǎn)為主的斷口。

變形主要集中于縮頸附近。所以縮頸現(xiàn)象一方面說(shuō)明螺栓有良好的塑性和韌性，同時(shí)說(shuō)明服役載荷已超過(guò)試樣抗拉強(qiáng)度。韌窩表明材料有良好的塑性和韌性。

斷裂螺栓化學(xué)成分、顯微組織、硬度和螺紋脫碳試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果均符合10.9級(jí)強(qiáng)度等級(jí)要求，其同批螺栓的抗拉強(qiáng)度也符合10.9級(jí)強(qiáng)度等級(jí)要求，因此判斷螺栓斷裂不是因材料強(qiáng)度不足產(chǎn)生的斷裂，而是由于螺栓承受的載荷過(guò)大所產(chǎn)生的過(guò)載扭轉(zhuǎn)斷裂。

螺栓安裝時(shí)受較大的安裝應(yīng)力作用，安裝載荷過(guò)大造成過(guò)載扭轉(zhuǎn)斷裂。

15.2.3  結(jié)論與啟示

（1）螺栓的斷裂是由螺栓安裝過(guò)載引起的斷裂。

（2）在安裝時(shí)要控制好安裝應(yīng)力，防止安裝應(yīng)力過(guò)大造成扭轉(zhuǎn)斷裂。

（3）制定合適的安裝工藝，安裝時(shí)采用限力扳手安裝。