10.9級六角頭螺栓，規(guī)格為M24×240，材料為35CrMo鋼，表面涂達(dá)克羅。裝配時均在螺紋處斷裂。

試驗過程與結(jié)果

取3件斷裂件進(jìn)行觀察與分析，編號為1#，2#，3#的斷裂件，宏觀形貌見圖15-11。

3件斷裂件的斷裂位置均在螺紋部分，斷口形貌基本相同，斷口有明顯扭轉(zhuǎn)塑性變形特征，斷裂面與螺栓軸向垂直。斷裂面外周斷口較平滑，斷裂面中心部分?jǐn)嗫诔世w維狀，斷口具有扭轉(zhuǎn)斷裂斷口特征，斷口宏觀形貌見圖15-12。

    圖15-11   3件斷裂件宏觀形貌             圖15-12   斷口宏觀形貌

掃描電鏡對斷口進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)斷口斷裂面外周和中心部分均為塑性韌窩形貌，且有明顯方向性；斷口心部韌窩較大，見圖15-13，斷口外周韌窩較為細(xì)小，見圖15-14。

    圖15-13  心部韌窩形貌                  圖15-14斷口外周韌窩形貌

用光譜法對3件斷裂螺栓進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果，3件斷裂螺栓的各元素成分含量基本相同，均符合35CrMo鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求。

對3件斷裂件表面硬度和心部硬度試驗檢測，檢測結(jié)果3件斷裂件的表面硬度和心部硬度基本相同:表面硬度352～359 HV0.3；心部硬度342～346 HV10，均符合《ISO898.1-1999》要求。  

   取一件斷裂件進(jìn)行低倍組織檢查，按《GB/T1979-2001》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低倍組織缺陷評級，為中心疏松1級，見圖15-15。

取一件斷裂件進(jìn)行金相組織檢查，螺栓斷口附近區(qū)域金相組織為回火索氏體組織 ，圖15=16。

圖15-15  中心疏松1級                  圖15-16   回火索氏體              

取一件斷裂件進(jìn)行化學(xué)成分分析，成分分析結(jié)果，化學(xué)成分符合35CrMo鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求。

分析與討論

   該批斷裂螺栓的失效形式和斷口形貌特征基本相同，其低倍組織，化學(xué)成分、金相組織、硬度等的檢測結(jié)果均符合要求，表明斷裂螺栓的熱處理工藝和材料正常，螺栓的斷裂與螺栓的熱處理工藝和材料無關(guān)。

斷裂螺栓的宏觀形貌和斷口掃描顯示，整個斷口形貌均為韌性扭轉(zhuǎn)斷裂，且斷口韌窩具有明顯的方向性，具有典型扭轉(zhuǎn)斷裂特征，斷口為扭轉(zhuǎn)斷口，表明該螺栓在裝配時，由于裝配扭轉(zhuǎn)力過大造成螺栓斷裂。

  結(jié)論與啟示  

（1） 螺栓斷裂主要是由裝配應(yīng)力過大造成螺栓斷裂失效。

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

（3） 制定合適的安裝工藝，安裝時采用限力扳手安裝。