滕 巍, 梁 博, 孙晓庭, 丁志敏

(1. 中车大连机车车辆有限公司, 大连 116022; 2. 大连交通大学, 大连 116000)

42CrMo钢高强度螺栓轴向开裂失效分析

滕 巍1, 梁 博1, 孙晓庭1, 丁志敏2

(1. 中车大连机车车辆有限公司, 大连 116022; 2. 大连交通大学, 大连 116000)

某8.8级42CrMo钢高强度螺栓，在热处理后滚丝过程中发生轴向开裂。利用化学成分分析、宏观检验以及金相检验等方法对螺栓开裂原因进行了分析。结果表明：螺栓开裂主要是因为其原材料表面存在呈线状分布的锻造折叠缺陷，折叠缺陷末端形成应力集中，在热处理淬火时成为了裂纹源，于强大的淬火应力和滚压应力作用下诱发了螺栓轴向开裂。

高强度螺栓；轴向开裂；锻造折叠缺陷；应力集中；淬火开裂

某单位生产的规格为M16 mm×70 mm的8.8级高强度螺栓为一种大批量生产的标准件。近日，在批量的滚丝生产过程中发现有个别螺栓发生轴向开裂，如图1所示。该螺栓材料为42CrMo钢，生产工艺流程为：下料→墩头→退火→调质→精加工→滚丝。笔者对轴向开裂螺栓进行了检验和分析，以期查明其开裂原因，为采取有效预防措施、避免类似质量问题的再发生提供参考。

1 理化检验

1.1 化学成分分析

对开裂螺栓取样进行化学成分分析，结果见表1，可见各元素含量均符合GB/T 3077-2015《合金结构钢》对42CrMo钢成分的技术要求。

图1 开裂螺栓宏观形貌Fig.1 Macro morphology of the cracked bolt

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1.2 宏观检验

将开裂的螺栓沿纵向裂纹打开后其宏观形貌如图2所示，可见断口表面覆盖黑色氧化皮，断裂微观形貌基本已无法辨别，但宏观上依旧可判别裂纹的走向，裂纹从六角头顶部及螺栓杆部表面呈一定弧度向基体扩展，两个方向扩展的裂纹在六角头内部近表面区域发生交汇，如图2中箭头所指。……