张本国 １,２,赵 健１,２,夏建生１,２,范利锋３

(盐城工学院１．机械工程学院;２．江苏省模具智能制造工程技术研究中心,盐城 ２２４０５１;

３．内蒙古大学交通学院,呼和浩特 ０１００７０)

摘 要:利用化学成分分析、组织与断口观察、力学性能测试等方法分析了高强度３５CrMo钢螺栓在缩径加工过程中的断裂原因.结果表明:３５CrMo钢螺栓的断裂具有典型的脆性断裂特征;３５CrMo钢组织的不均匀性导致其抗拉强度较低,在缩径加工的矫直工序中,当螺栓缩径部位的拉拔力较高时,螺栓断裂.

关键词:３５CrMo钢;螺栓;缩径加工;断裂

中图分类号:TG３７６．８ 文献标志码:B 文章编号: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,我国风电行业塔筒中普遍使用３５CrMo钢制螺栓.某厂在使用３５CrMo钢生产塔筒螺栓的过程中,在缩径加工的拉拔矫直工序时螺栓经常发生断裂,造 成 材 料 的 浪 费 和 成 本 的 增 加.国 内 外 在３５CrMo钢的断裂失效分析方面均已进行了较多的研究[１Ｇ４],但对于其在加工过程中断裂原因的研究较少.为了找到３５CrMo钢螺栓在缩径加工时断裂的原因,作者对此断裂螺栓进行了失效分析.

１ 理化检验及结果

１．１ 化学成分

在断 裂 ３５CrMo钢 螺 栓 上 取 样,根 据 GB/T４３３６－２００２,利用 Labspark１０００型火花直读光谱仪进行化 学 成 分 检 测.由 表 １ 可 见,断 裂 螺 栓 钢的化学成分满足 GB/T３０７７－１９９９对３５CrMo钢的化学成分要求,有害元素磷、硫的含量低于标准规定的指标.

１．２ 断口形貌和夹杂物

由图１可以看出:断裂螺栓断口呈灰色,表面粗糙,可见明显棱线;断口附近无塑性变形区,断口表面存在裂纹源区和裂纹扩展区;断口具有典型的脆性断裂特征.在断裂 螺 栓 断 口 处 的 裂 纹 源 区 截 取 试 样,在FEIQuanta２００型 扫 描 电 镜 (SEM)下 观 察 形 貌 .

由图２可以看出:断口裂纹源区附近无冶金和加工缺陷;裂纹源区主要呈穿晶断裂和沿晶断裂形貌,并伴有韧窝混合断裂特征;在裂纹源区存在大量夹杂物.