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嘉峪检测网 2019-12-13 16:13
1Cr18Ni9Ti是一种较典型的18-8型奥氏体不锈钢，具有良好的塑性和韧性，加工硬化速率较高，只能通过冷加工提高强度，目前在航空、航天领域应用广泛。
某公司产生的标准GB/T 819.2—2016，规格M3×12，材质1Cr18Ni9Ti沉头螺钉，在装配后做耐久振动试验时，20余件全部断裂。断裂件整体形貌如图1所示。
图1 断裂件
由图1可知，断件未发生明显塑性变形，断口较为平齐，呈灰白色，未见腐蚀特征，断面1/3处有一台阶，裂纹源位于台阶两侧，源区呈光亮色，有扩展台阶。
1.分析验证
断裂件微观断口形貌特征如图2所示。从图2中可以看出：裂纹源区由于磨损严重，看不出具体形貌；扩展区呈典型的疲劳条带。由此可知，此螺钉断裂方式为疲劳断裂。
图2 微观断口分析
（2）显微组织分析
对断裂件进行金相分析，结果如图3所示。
（a）断口处显微组织（500×）
（b）断裂件非金属夹杂物（100×）
（c）断口处牙根裂纹（500×）
（d）不连续性（100×）
图3 断裂件显微组织
通过显微组织分析，螺栓表层存在白亮层，厚度约为40μm，对白亮层进行显微硬度分析，结果见表1。
表1 白亮层硬度值
（3）力学性能分析
对断裂件及同批次完好件做硬度分析，具体试验结果见表2。
表2 硬度值 （HV3）
对同批次完好件进行拉伸、破坏扭矩试验，具体试验结果见表3。
表3 拉力和破坏扭矩
依据GB/T 819.2—2016、GB/T 3098.6—2014技术条件，破坏拉力不满足标准要求，而破坏扭矩在标准值下限。
（4）对比验证
为进一步分析螺钉断裂原因，对同批次完好件进行扭断和拉断试验，具体分析结果如图4所示。
（a）扭断（30×）
（b）拉断（6.7×）
（c）拉断（30×）
（d）拉伸断口
（e）扭断断口
（f）扭断断口
图4 扭断与拉断断口
通过对比，扭断断口呈旋转特征，而拉断断口明显产生缩颈，且断口均呈灰色特征。微观断口均为韧窝形貌，与断裂件断口明显存在较大差异。
2.分析与讨论
3.结语
综上所述，该断裂产品性能与GB819.2—2016中规定的A2-70性能等级不符。螺钉断裂方式为疲劳断裂。由于产品强度较低，安装后做耐久振动时，受双向弯曲载荷作用，在螺钉两侧牙根部位形成裂纹，裂纹进一步扩展直至相交断裂形成台阶。建议在使用前对螺钉性能进行复查，确保满足产品标准要求。
作者：李祥军，河南航天精工制造有限公司
来源：金属加工
