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1Cr18Ni9Ti是一種較典型的18-8型奧氏體不銹鋼，具有良好的塑性和韌性，加工硬化速率較高，只能通過冷加工提高強(qiáng)度，目前在航空、航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

某公司產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 819.2—2016，規(guī)格M3×12，材質(zhì)1Cr18Ni9Ti沉頭螺釘，在裝配后做耐久振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，20余件全部斷裂。斷裂件整體形貌如圖1所示。

由圖1可知，斷件未發(fā)生明顯塑性變形，斷口較為平齊，呈灰白色，未見腐蝕特征，斷面1/3處有一臺(tái)階，裂紋源位于臺(tái)階兩側(cè)，源區(qū)呈光亮色，有擴(kuò)展臺(tái)階。下面就和小編一起看看不銹鋼螺釘斷裂失效分析。

1、分析驗(yàn)證

（1）斷口微觀分析

斷裂件微觀斷口形貌特征如圖2所示。從圖2中可以看出：裂紋源區(qū)由于磨損嚴(yán)重，看不出具體形貌;擴(kuò)展區(qū)呈典型的疲勞條帶。由此可知，此螺釘斷裂方式為疲勞斷裂。

（2）顯微組織分析

斷口處顯微組織為奧氏體基體上存在的滑移特征，組織為冷變形組織，未發(fā)現(xiàn)異常;未發(fā)現(xiàn)對(duì)力學(xué)性能影響較大的非金屬夾雜物;斷口附近螺紋牙根處存在微觀裂紋，裂紋垂直于牙根沿徑向擴(kuò)展，其余部位未發(fā)現(xiàn)折疊、裂紋、發(fā)紋等。

通過顯微組織分析，螺栓表層存在白亮層，厚度約為40μm，對(duì)白亮層進(jìn)行顯微硬度分析，結(jié)果見表1。

表1 白亮層硬度值

（3）力學(xué)性能分析

對(duì)斷裂件及同批次完好件做硬度分析，具體試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 硬度值 (HV3)

斷裂件越靠近斷口處硬度值越高，表明斷口處產(chǎn)生冷作硬化;完好件硬度值基本一致，未見明顯差異。

對(duì)同批次完好件進(jìn)行拉伸、破壞扭矩試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 拉力和破壞扭矩

依據(jù)GB/T 819.2—2016、GB/T 3098.6—2014技術(shù)條件，破壞拉力不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，而破壞扭矩在標(biāo)準(zhǔn)值下限。

（4）對(duì)比驗(yàn)證

為進(jìn)一步分析螺釘斷裂原因，對(duì)同批次完好件進(jìn)行扭斷和拉斷試驗(yàn)。

通過對(duì)比，扭斷斷口呈旋轉(zhuǎn)特征，而拉斷斷口明顯產(chǎn)生縮頸，且斷口均呈灰色特征。微觀斷口均為韌窩形貌，與斷裂件斷口明顯存在較大差異。

2、分析與討論

從斷口上看，斷裂螺釘斷口平齊，未發(fā)現(xiàn)明顯塑性變形;微觀斷口分析，裂紋擴(kuò)展區(qū)存在疲勞條帶，該螺釘斷裂方式為疲勞斷裂；顯微組織未發(fā)現(xiàn)過熱、過燒現(xiàn)象，表層存在白亮層，白亮層顯微硬度較高，可能采用的是氨氣分解光亮固溶處理工藝，造成螺釘表面輕微滲氮。

從力學(xué)性能上看，心部硬度較低，依據(jù)HB0-94-77換算成抗拉強(qiáng)度約為450MPa，不滿足GB819.2—2016中規(guī)定的A2-70要求。破壞拉力值較低，小于標(biāo)準(zhǔn)值;而破壞扭矩在標(biāo)準(zhǔn)值下限，螺釘表面存在硬化層對(duì)扭矩影響較大。

3、結(jié)語

綜上所述，該斷裂產(chǎn)品性能與GB819.2—2016中規(guī)定的A2-70性能等級(jí)不符。螺釘斷裂方式為疲勞斷裂。由于產(chǎn)品強(qiáng)度較低，安裝后做耐久振動(dòng)時(shí)，受雙向彎曲載荷作用，在螺釘兩側(cè)牙根部位形成裂紋，裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展直至相交斷裂形成臺(tái)階。建議在使用前對(duì)螺釘性能進(jìn)行復(fù)查，確保滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

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