螺釘安裝斷裂失效原因分析

  35K螺釘安裝斷裂

8.8級螺釘，規(guī)格為8×90，材質(zhì)為35k，表面鍍鋅。該批螺釘安裝時(shí)，螺釘扭矩值還未達(dá)到規(guī)定要求就發(fā)生時(shí)斷裂，不能滿足安裝要求，分析斷裂原因。

16.9.1  試驗(yàn)過程與結(jié)果

該批螺釘生產(chǎn)工藝為：盤圓料－退火－酸洗(鹽酸)－拉絲－冷鐓成型－搓絲螺紋－熱處理(淬火＋500～650℃回火)－表面處理(電鍍環(huán)保藍(lán)白鋅)。

對該批未安裝的螺釘進(jìn)行外觀形貌檢查，螺釘顏色為灰藍(lán)白色，見圖16-58。

對斷裂螺釘進(jìn)行顯微硬度檢查：螺釘心部 153～168  HV0.3

螺紋心部 98～104  HV0.3

圖16-58   螺釘?shù)耐庥^形貌

對斷裂螺釘進(jìn)行金相組織檢查：

斷裂螺釘?shù)穆菁y處有脫碳和滲碳，整個(gè)螺紋都是全脫碳，螺釘脫碳后又進(jìn)行了滲碳，螺紋表面層，見圖16-59、圖16-60。

金相組織為鐵素體＋珠光體

圖16-59   螺紋的脫碳滲碳組織50×        圖16-60  螺紋的脫碳滲碳組織 50×      

16.9.2  對比驗(yàn)證試驗(yàn)

取該螺釘?shù)钠渌螏齑婕M(jìn)行對比驗(yàn)證試驗(yàn)，該螺釘?shù)钠渌螏齑婕伾珵樗{(lán)白色，比斷裂螺釘顏色深，見圖16-61。

圖16-61   庫存螺釘?shù)耐庥^形貌

按裝配要求進(jìn)行安裝試驗(yàn)，安裝扭矩值達(dá)到規(guī)定要求也沒有發(fā)生斷裂。

對斷裂螺釘進(jìn)行顯微硬度檢查：螺釘心部 263～269  HV0.3

螺紋心部 271～281  HV0.3

金相組織檢查，金相組織為回火索氏體組織，見圖16-62

                    圖16-62 回火索氏體組織500×

16.9.3  分析與討論

對比驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，未斷裂螺釘組織為索氏體組織。螺紋處無脫碳和滲碳，整個(gè)螺釘?shù)膹?qiáng)度、硬度合格，滿足國標(biāo)GB/T3098.1規(guī)定的8.8級要求。

說明未斷裂螺釘經(jīng)淬火＋高溫回火的調(diào)質(zhì)處理。

斷裂螺釘?shù)穆菁y基體組織為鐵素體加＋片狀珠光體組織（圖16-60），說明螺釘滲碳后只經(jīng)過了空冷正火處理，沒有進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。整個(gè)螺釘?shù)膹?qiáng)度、硬度不合格，不能滿足國標(biāo)GB/T3098.1規(guī)定的8.8級要求。8.8級M8螺栓的維氏硬度值，《GB/T3098.1》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為250～320HV10

斷裂螺釘?shù)慕M織不是索氏體組織，說明斷裂螺釘沒有進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，也就沒有進(jìn)行高溫淬火加熱過程，其脫碳不是螺釘在加工過程的熱處理產(chǎn)生，而是在原材料拔絲前的退火過程中造成。

斷裂螺釘螺紋心部硬度和螺釘心部硬度低，均達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

從斷裂螺釘?shù)慕M織檢查看出，由于螺釘整個(gè)螺紋都是全脫碳，然后對脫碳螺釘進(jìn)行了滲碳，螺紋處的金相組織出現(xiàn)了基體（為鐵素體＋珠光體）＋脫碳層＋滲碳層（圖16-59）

由于螺釘脫碳嚴(yán)重，整個(gè)螺紋都是全脫碳；滲碳處理造成螺釘表面硬度高，在全脫碳層上又出現(xiàn)了滲碳層；螺釘沒有進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，所以，整個(gè)螺釘?shù)膹?qiáng)度低，在安裝時(shí)安裝扭矩值未達(dá)到規(guī)定要求時(shí)斷裂。

另外，整個(gè)螺釘包括螺紋都有全脫碳，滲碳后使螺釘?shù)谋砻嬖谌撎紝由显黾恿藵B碳層，滲碳層電鍍后外觀顏色不是環(huán)保藍(lán)白色，而是灰的藍(lán)白色。

16.9.4　結(jié)論與啟示

（1）該批螺釘?shù)脑牧厦撎紘?yán)重，造成整個(gè)螺紋都是全脫碳；螺釘滲碳后，雖然表面硬度提高了，但螺釘整體強(qiáng)度沒有提高；又因?yàn)闆]有淬火，其基體強(qiáng)度較低不能滿足安裝要求，所以，螺釘在安裝扭矩值未達(dá)到規(guī)定要求時(shí)斷裂。

（2）對于緊固件來說，工藝上是不允許滲碳的。表面有脫碳的螺釘更不能進(jìn)行滲碳處理。因?yàn)榫o固件是結(jié)構(gòu)件不是工磨具，滲碳處理后表面硬度提高了，但強(qiáng)度并沒有提高，只造成一種硬度高的假象。滲碳層下面還有一層脫碳層，使螺釘?shù)男阅芨鼔摹?/span>