張本國 １,２,趙 健１,２,夏建生１,２,范利鋒３

(鹽城工學院１．機械工程學院;２．江蘇省模具智能制造工程技術研究中心,鹽城 ２２４０５１;

３．內蒙古大學交通學院,呼和浩特 ０１００７０)

摘 要:利用化學成分分析、組織與斷口觀察、力學性能測試等方法分析了高強度３５CrMo鋼螺栓在縮徑加工過程中的斷裂原因.結果表明:３５CrMo鋼螺栓的斷裂具有典型的脆性斷裂特征;３５CrMo鋼組織的不均勻性導致其抗拉強度較低,在縮徑加工的矯直工序中,當螺栓縮徑部位的拉拔力較高時,螺栓斷裂.

關鍵詞:３５CrMo鋼;螺栓;縮徑加工;斷裂

中圖分類號:TG３７６．８ 文獻標志碼:B 文章編號:１０００Ｇ３７３８(２０１７)０６Ｇ００９５Ｇ０FractureReasonof３５CrMoSteelBoltinNeckingProcess

ZHANGBenguo１,２,ZHAOJian１,２,XIAJiansheng

１,２,FANLifeng

３

(１．CollegeofMechanicalEngineering;２．JiangsuMouldIntelligentManufacturingEngineeringResearchCenter,

YanchengInstituteofTechnology,Yancheng２２４０５１,China;３．TransportationofInstitute,

InnerMongoliaUniversity,Hohhot０１００７０,China)

Abstract:ThereasonforfractureofhighＧstrength３５CrMosteelboltduringneckingprocesswasanalyzedby

themethodssuchaschemicalcompositionanalysis,microstructureandfractureobservationandmechanicalproperty

testing．Theresultsshowthatthefractureof３５CrMosteelbolthadatypicalbrittlefracturecharacteristic．The

microstructueofthe３５CrMosteelwasnonＧuniform,resultingintherelativelylowtensilestrength．Duringthe

straighteningofneckingprocess,whenthepullingforceattheneckingpartoftheboltwasrelativelyhigh,thebolt

fractured．

Keywords:３５CrMosteel;bolt;neckingprocess;fracture

０ 引 言

目前,我國風電行業塔筒中普遍使用３５CrMo鋼制螺栓.某廠在使用３５CrMo鋼生產塔筒螺栓的過程中,在縮徑加工的拉拔矯直工序時螺栓經常發生斷裂,造 成 材 料 的 浪 費 和 成 本 的 增 加.國 內 外 在３５CrMo鋼的斷裂失效分析方面均已進行了較多的研究[１Ｇ４],但對于其在加工過程中斷裂原因的研究較少.為了找到３５CrMo鋼螺栓在縮徑加工時斷裂的原因,作者對此斷裂螺栓進行了失效分析.

１ 理化檢驗及結果

１．１ 化學成分

在斷 裂 ３５CrMo鋼 螺 栓 上 取 樣,根 據 GB/T４３３６－２００２,利用 Labspark１０００型火花直讀光譜儀進行化 學 成 分 檢 測.由 表 １ 可 見,斷 裂 螺 栓 鋼的化學成分滿足 GB/T３０７７－１９９９對３５CrMo鋼的化學成分要求,有害元素磷、硫的含量低于標準規定的指標.

１．２ 斷口形貌和夾雜物

由圖１可以看出:斷裂螺栓斷口呈灰色,表面粗糙,可見明顯棱線;斷口附近無塑性變形區,斷口表面存在裂紋源區和裂紋擴展區;斷口具有典型的脆性斷裂特征.在斷裂 螺 栓 斷 口 處 的 裂 紋 源 區 截 取 試 樣,在FEIQuanta２００型 掃 描 電 鏡 (SEM)下 觀 察 形 貌 .

由圖２可以看出:斷口裂紋源區附近無冶金和加工缺陷;裂紋源區主要呈穿晶斷裂和沿晶斷裂形貌,并伴有韌窩混合斷裂特征;在裂紋源區存在大量夾雜物.