電鍍螺栓斷裂失效分析檢驗
40Cr齒輪箱端電鍍螺栓，規(guī)格為M10，等級為8.8級。螺栓用于連接某齒輪箱端蓋，在服役一段時間后螺栓頭部掉落。
斷裂螺栓的斷面平坦，一側(cè)已被磨平，斷口附近無明顯宏觀塑性變形，斷裂面邊緣可見碰傷痕跡，見圖11-93所示。
圖11-93 斷裂螺栓宏觀形貌
斷裂面掃描電鏡觀察，斷裂面邊緣存在疲勞條帶，見圖11-94。
圖11-94 斷面宏觀形貌
采用直讀光譜法對螺栓進行化學成分分析，分析結(jié)果化學成分符合40Cr材料的技術(shù)要求。
對螺栓進行金相檢查，螺栓表面有脫碳，見圖11-95。
螺栓心部金相組織，為回火索氏體，見圖11-96。
圖11-95 螺栓表面脫碳組織 圖11-96 螺栓心部金相組織
對螺栓進行表面硬度梯度及心部硬度試驗，表面硬度梯度，見圖11-97；心部硬度梯度，見圖11-98。
圖11-97 表面硬度梯度 圖11-98 心部硬度梯度
螺栓化學成分、表面及心部硬度均符合《ISO 898-1-2009》相關(guān)要求；金相組織正常，說明螺栓斷裂與材質(zhì)和熱處理無關(guān)。
從斷口形貌可知，螺栓表面有輕微脫碳，斷口側(cè)面有碰傷痕跡，側(cè)面碰傷后在交變應(yīng)力作用容易產(chǎn)生微裂紋。
斷面無明顯宏觀塑性變形，斷面有疲勞條帶，說明螺栓受到交變應(yīng)力作用，側(cè)面碰傷后產(chǎn)生的微裂紋疲勞擴展；而導致螺栓疲勞斷裂。
根據(jù)以上分析，可以得出如下結(jié)論與啟示：
（1）齒輪箱端蓋螺栓的斷裂為疲勞斷裂。
（2）由于螺栓表面有輕微脫碳，桿部碰傷，碰傷處在交變應(yīng)力作用產(chǎn)生微裂紋，裂紋疲勞擴展，最后疲勞斷裂。
（3）要防止螺栓熱處理脫碳，淬火時采用的保護氣氛應(yīng)滿足工藝要求。
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