40Cr高强螺栓断裂分析

高强度螺栓钢延迟断裂分析西宁特钢技术资料高强度螺栓钢延迟断裂分析一、高强度螺栓在实际运行中的受力情况及其性能要求螺栓在各种机构中起着连接、紧固、定位、密封等作用。

螺栓在安装时需要预先拧紧，因此都需要承受静拉伸载荷。

预紧力越大，连接强度和紧固、密封性就越大。

除受到轴向预紧拉伸载荷的作用外，通常还会在工作过程中受到附加的轴向拉伸(交变)载荷、横向剪切(交变)载荷或由此复合而成的弯曲载荷的作用，有时还受到冲击载荷的作用。

通常情况下，附加的横向交变载荷会引起螺栓的松动，轴向交变载荷会引起螺栓的疲劳断裂，而在环境介质的作用下轴向拉伸载荷则会引起螺栓的延迟断裂。

因此，在应用高强度螺栓时，对材料成分、冶金螺栓结构、制造工艺、安装及使用提出了更高的技术要求。

一般来讲，高质量、强度螺栓及其用钢应满足以下要求:(1) 高的抗拉强度，以便抵抗拉长、拉断、滑扣和磨损。

(2) 较高的塑性和韧性，以减少对偏斜、缺口应力集中和表面质量的敏感性。

(3) 对于在海边、河边、油田等潮湿大气或腐蚀气氛环境下工作的螺栓，要求螺栓材料具有足够低的延迟断裂敏感性，以保证螺栓工作时安全可靠。

(4) 对于承受交变载荷和冲击载荷的螺栓，要求具有较高的疲劳抗力和多次冲击拉伸抗力，以抵抗疲劳、多冲断裂。

(5) 对于在严寒地区或低温下工作的螺栓，还要求具有低的韧-脆转化温度。

(6) 中小直径螺栓往往多采用冷镦成形螺栓头和搓(滚)丝生产工艺，这就要求材料具有良好的冷镦等冷加工工艺性能。

二、高强度螺栓钢的延迟断裂及特征钢的回火马氏体组织具有良好的强度和韧性配合，而且还可以通过调整碳和合金元素等添加元素的种类、数量和热处理工艺而控制其强度，因此在合金钢中得到了十分广泛的应用。

然而回火马氏体钢在自然环境下易发生延迟断裂，且延迟断裂敏感性随着强度的提高而增大。

同时，高强度螺栓属于缺口零件，具有很高的缺口敏感性，容易在缺口集中部位如杆与头部的过度处或螺纹根部产生延迟断裂。

车桥螺栓断裂分析报告某厂生产的重型机械在行进途中，所用车桥轮毂的紧固螺栓断裂，螺栓规格：M22×1.5，形状如图1所示。

断口形貌见图2。

螺栓材质为40Cr，螺栓所要达到的性能指标和具体工艺不详，应企业要求，现对其进行断裂失效分析。

1、化学成分分析经线切割后，在螺栓断面接近中心处取样，按照40Cr主要成分先进行了常规5元素（C,Si,Mn,S,P）及Cr,Mo两元素的化学分析，结果(质量分数) 及标准成分（GB/T3077-1999）对照表见表1。

40Cr为低合金调质钢，淬透性高于碳钢，油淬临界直径达17-30mm，水淬临界直径30mm以上。

经调质处理后具有良好的综合力学性能，常用于在交变载荷作用下工作的重要零件。

成分分析结果显示，该螺栓的化学成分符合40Cr钢标准成分要求。

2、断口宏观形貌分析螺栓断面与螺栓轴线垂直，断口表面经过清洗后发现（如图2所示），中间部分区域已经发生氧化，在断口上不能找到明显的放射线的汇集区域。

在断口的右侧存在明显的剪切唇，所以应该属于最后的断裂区域。

在断口左下侧存在平坦区域，因此判断此处为裂纹源的位置。

3、金相组织分析图3、图4为螺栓的金相照片，其组织为回火索氏体+铁素体，铁素体呈游离块状，分布不均。

组织中块状游离态铁素体的出现，主要是由于热处理加热过程中加热温度偏低或保温时间不足，也即热处理不充分，造成部分铁素体未能完全溶解于奥氏体，并在随后的冷却过程中保留下来。

这种游离态铁素体组织属淬火欠热组织，其硬度低，强度也低，大大降低了钢的使用性能，尤其是显著降低钢的冲击韧性。

另外，金相照片还发现不少黑点存在，初步判定为夹杂或者热处理过程中脱碳造成，确切的构成可以通过区域能谱分析进行进一步的确认。

但是不管是夹杂还是石墨，都会在一定程度上割裂基体，减少承载面，降低材料力学性能，有时甚至会成为裂纹萌生源，继而不断扩展而最终完全断裂。

平均312/30.3315/30.7335/32.7344/34.0根据“GB/T 3098.1-2010紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱”要求，M22×1.5对应于10.9级规定，维氏硬度在HV320-380之间，最小拉力载荷346000N，保证载荷376000N，国标规定表面硬度允许高于芯部硬度，其最大差值为30个维氏硬度值（螺栓表面没有渗碳处理的情况）。

特种螺栓断裂检测内容与失效分析8.8级40Cr制作的六角头固定螺栓，规格M24×120mm，表面经热镀锌处理。

螺栓用于管子间连接起固定作用,服役一段时间后发生断裂。

断裂位置为螺栓头部与杆部结合处，断口有锈斑，断裂螺栓外观见图11-20。

断口经清洗后，宏观上可见整个断口上有少量锈斑，断裂起源于一侧的头杆结合处（图11-21），向另一侧扩展；起源处有轻微损伤痕迹。

疲劳源区可见疲劳台阶，源区附近的断口表面平坦、光滑、细密，疲劳扩展区断面粗糙；整个断口可见大量疲劳条带和疲劳弧形，从疲劳弧线位置和区域判断，断口上瞬断区面积很小，不到断口总面积的5%。

图11-20 断裂螺栓形貌图11-21 清洗前断口宏观形貌断口清洗后宏观上可见疲劳弧线（图11-22）。

在扫描电镜下对断口进行微观观察，疲劳源区的形貌可见较多台阶（图11-22箭头所指），裂纹源区有多条放射状裂纹（图11-23），图11-22宏观疲劳区图11-23裂纹区金相分析表明裂源区存在多个裂源，这些裂源均始于头杆结合处，在疲劳扩展区可看到疲劳条带（图11-24），断面中心区域有较多孔洞（图11-25）。

图11-24 扩展区解理形貌图11-25 中心区域孔洞在扫描电镜下对断口化学元素进行能谱分析，在断口的疲劳源和疲劳扩展区均未发现其他腐蚀性元素存在。

用光谱法对断口附近材料作化学成分检测，表明螺栓材料成分符合《GB/T 3077-1999》标准中关于40Cr钢化学成分要求取断口附近横截面进行低倍缺陷分析，按照《GB/T1979-2001》标准进行评级可评为中心疏松1.5级（图11-26）在断口附近进行硬度检测，表面硬度相对心部硬度要低，检测结果：表面硬度(HV0.3)238/227/225；心部硬度(HV10) 296/295/295，螺栓表面硬度和心部硬度均符合《GB/T 3098.1-2000》标准要求，金相检查，螺栓断口附近的组织为正常回火索氏体（图11-27）；断口附近杆部表面粗糙有细微缺陷，同时还有脱碳，脱碳层深度为0.07mm（图11-28）。

作者简介:蒋佩华(1977-),女,江苏泰兴人,硕士,从事金属材料方面的研究.40Cr 螺杆断裂分析蒋佩华1,姚志江2,陈伟峰1,王董平1(1.浙江标准件检测中心,浙江海盐314300;2.秦山第三核电有限公司,浙江海盐314300)摘　要:材质为40Cr 的螺杆在热处理后沿轴心方向出现开裂。

为了查明断裂原因,用光电直读光谱仪、光学显微镜及显微硬度仪对螺杆断裂处进行了化学成分、宏观、微观以及显微硬度分析。

研究结果表明:螺杆的化学成分符合产品的技术要求,螺杆断裂是由于螺杆在淬火前存在较严重的宏观的中心偏析和微观的条带状偏析,以及淬火冷却时生成了较多的块、半网状铁素体等组织缺陷,引起螺杆的力学性能下降,导致螺杆沿轴心方向断裂。

关键词:螺杆;断裂;偏析中图分类号:T G 157 文献标识码:A 文章编号:100121447(2008)0620025202Fracture analysis of 40Cr scre wJ IAN G Pei 2hua 1,YAO Zhi 2jiang 2,C H EN Wei 2feng 1,WAN G Dong 2ping 1(1.Zhejiang Center for Quality Test of Standard Part s ,Haiyan 314300,China ;2.No.3Qinshan Nuclear Power Company.Lt d.,Haiyan 314300,China )Abstract :Fract ure p henomenon was observed for 40Cr screw along it s axes after it s heat t reat ment.In order to find t he reason of screw fract ure ,chemical compo sition ,macro struct ure ,micro st ruct ure and micro 2penet ration hardness of fract ured screw were measured bymeans ofopticalemissionspect ro meter ,lightmicroscopeandmicrohardness tester.It was showed t hat t he chemical composition of t he screw satisfied t he technical requirement s of t he p roduct ,butsome defect s such as seriousmacro struct ure cent ral segregation and micro st ruct ure banded segregation before quenching and reticular ferrite after quenching had resulted in t he decrease of mechanical p roperties.As a result ,t he cleavage of screw took place along t he axes.K ey w ords :screw ;f ract ure ;segregation 某公司生产的螺杆,主要用于大型船舶、桥梁及大型起重机械上,起紧固连接作用。

故障维修·高强螺栓断裂成因分析doi:10.16648/ki.1005-2917.2019.04.113高强螺栓断裂成因分析房师光（新疆众和股份有限公司，新疆乌鲁木齐　830013）摘要：高强螺栓断裂是常见问题之一，可以采用多种方法分析螺栓断裂的原因，比如常见的宏观检验、化学成分分析、硬度测试、扫描电镜和能谱分析等。

通过采取正确的检验方式能够得出造成螺栓断裂的原因，其中冶金缺陷、热处理不当、应力过于集中、夹渣缺陷、不良调质热处理等都是常见的造成螺栓断裂的因素，为此，应当针对常见原因采取有效的措施进行预防。

关键词：高强螺栓；断裂；成因1. 理化检验1.1 宏观检验通过对断裂的高强螺栓端口进行宏观检查发现表面没有其他外力伤痕和裂纹，主要为锈蚀问题。

断口比较整齐，在螺栓心部为断裂源，断裂源呈放射线方式扩展，试样边缘明显存在中间部分和一圈小面积分离，可见断口表面锈蚀促使断面拉力脆性增大最终导致断裂，这也有可能和保存不当有关。

1.2 化学成分分析通过表1可知三个试样化学成分分析结果。

GB/T16939－2016《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》中就螺栓材料有着明确规定，螺栓化学成分符合要求，不过从螺栓表面到心部，碳元素含量出现了一定波动，具体如表1所示。

表1　螺栓化学成分分析结果（质量分数）1.3 硬度测试采用落实硬度测试方法就螺栓杆表面、心部进行测试，通过汇总结果能够发现，螺栓杆部表面硬度和心部硬度分别为34.0～34.5HRC和34.5～36.0HRC。

GB/T16939－2016＜钢网架螺栓球节点用高强度螺栓＞中明确规定，螺栓表面硬度和心部硬度分别要控制在32～37HRC和≥28HRC，试验测得结果满足国家标准规定要求。

1.4 扫描电镜及能谱分析用扫描电镜观察螺栓端口，发现断裂源区和扩展区存在图1所示特征，基本为确定为脆性断裂。

能谱分析断裂源区和扩展区能够发现两个区域中铁元素质量分数为67.79%，氧元素质量分数为29.09%，所以氧化铁是此区域的主要成分。

螺栓断裂分析报告一、引言螺栓是一种常见的连接元件，在机械设备和结构工程中得到广泛应用。

然而，螺栓在使用中可能会发生断裂，给机械设备和结构的安全运行带来隐患。

本报告旨在对螺栓断裂进行分析，并提供解决方案，以确保设备和结构的安全性。

二、螺栓断裂原因分析1.质量问题：螺栓断裂可能是由于螺栓本身存在质量问题所致，如材料强度不符合标准、制造工艺不良等。

为此，应关注螺栓的采购渠道和制造工艺，并严格按照相关标准进行选择和检测。

3.腐蚀问题：腐蚀是导致螺栓断裂的常见原因之一、在潮湿、酸性或碱性环境中，螺栓易受到腐蚀，使其材料的强度降低。

因此，在腐蚀环境中应选择抗腐蚀性能良好的螺栓材料，并进行定期维护保养。

4.紧固力不均匀：不正确的紧固力分布可能导致螺栓在负载过程中承受不均匀的力，从而引发断裂。

在安装过程中，应根据设备或结构的要求，采用正确的紧固力分布方案，并进行定期检查和调整。

三、螺栓断裂的解决方案1.优化选材：根据设备或结构的负荷、工作环境等要求，选择合适的螺栓材料。

关注材料的强度、韧性、抗腐蚀性等指标，并遵循标准进行选材。

2.合理设计螺栓连接：根据实际负荷情况和工作要求，合理选用螺栓的规格、数量和布置方式，并确保紧固力的均匀分布。

在设计过程中，可以借助有限元分析等工具来验证螺栓连接的安全性。

3.定期检查和维护：对于暴露在恶劣环境中的螺栓，应定期进行检查和维护，特别是针对腐蚀环境。

清洁螺栓表面，涂覆抗腐蚀涂层，必要时更换受损螺栓，以延长其使用寿命。

4.强化管理和培训：通过建立规范的螺栓管理制度和培训机制，提高操作人员的专业水平，加强螺栓使用和维护的知识宣传，以减少螺栓断裂的发生。

四、结论螺栓断裂是机械设备和结构工程中常见的问题，但可以通过合理选材、优化设计、定期维护和加强管理来减少其发生。

对于已经断裂的螺栓，应及时进行更换，并对其断裂原因进行调查分析，以避免类似问题再次发生。

通过以上措施的综合应用，能够提高螺栓连接的安全性和可靠性，保证设备和结构的正常运行。

40Cr钢调质后的裂纹原因分析热酸浸试验发现调质后的原材料其周围表面上有贯穿试样全长的纵向裂纹，见图1。

图1 纵向裂纹图2 横向裂纹在调质后发现纵裂的试样圆周上有2~3条裂纹。

这些裂纹均与表面成一定角度，略显弯曲，长1~2㎜不等。

其中一条裂纹从端部向内开裂至试样中心，此裂纹的延伸部分垂直于试样表面，宏观较直，见图１、图２：横向酸浸试面上除裂纹外未发现其它明显的宏观缺陷。

２宏微观检测２.1断口分析横向断口分析，可见裂纹因走向不同而分为两部分，靠近表面的起始部分两壁非常光滑，呈沿加工方向伸长的细长带状组织，具有灰黑色的氧化颜色；与起始部位走向不同的裂纹延伸部分则无此现象。

断口宏观形貌见图3图3 断口宏观形貌2.2金相分析取调质后纵裂的横向取样，在金相显微镜下观察，靠近表面的裂纹起始部分两侧均有明显脱碳层，其内部充满非金相夹杂物，并可见灰色氧化物夹杂。

见图4：靠近裂纹表面处的显微组织500X观察延伸到心部的裂纹末端，其尾部比较尖细，两侧无脱碳现象。

试样的基本组织为回火索氏体，为40Cr钢正常调质组织，见图5图5：裂纹尾部处的表面组织500X2.3轧材的宏观检验另抽查3支未经调质的原材料轧材，其中2支外表面陷约可见纵向裂纹，载取横向试样，磨抛后用4%硝酸酒精溶液浸蚀，宏观可见试样圆周上有明显与表面呈一定角度略显弯曲的裂纹，深约2㎜。

见图6图6：轧材表面裂纹的宏观形貌3分析与讨论3.1 由图2裂纹的宏观形貌可见，裂纹起始部分与一定角度，且较弯曲，拟是轧制不当，如变形工艺不合理及设备状态不正常，而形成的表面折叠。

有的肉眼可见，有的被轧制面掩盖，经酸洗后方能显示出来。

3.2根据图3的断口宏观形貌，裂纹起始部分在轧制过程中产生，且内壁已氧化，最后轧制道次不能使裂纹焊合。

在轧制过程中，裂纹内壁相互摩擦而形成延长加工方向伸长的金属流变条带。

3.3图4裂纹两侧的严重脱碳现象及裂纹内氧化铁皮被压入，充分说明裂纹的起始部分存在于淬火之前。

高强螺栓断裂原因分析
经过我司技术人员分析，螺栓断裂的可能原因如下:
①是由于机组运行时轴发生窜动，导致螺栓在非受力面发生产生载荷并断裂。

表1为联轴器螺栓发生断裂的可能原因及处理方案。

由于螺栓断裂位置为非受力面，建议贵司对于联轴器进行找正安装。

②疲劳断裂。

从图1可以看出螺栓断裂面位于螺纹的根部并且断裂面无颈缩，从断裂纹判断断裂原因为疲劳断裂。

断裂位置为螺纹根部且为圆角刀槽，如无断裂痕迹此处不应该为应力集中位置，而且夹紧膜片的薄垫也发生断裂，由此判断是由于在安装时没有按照要求施加了过大的预紧力矩，认为预紧力矩越大越好，导致在断裂位置形成肉眼不可见的微小裂痕。

在机组运行中变化的载荷在此位置逐渐形成较大的应力集中，最后导致螺栓发生疲劳断裂。

③该驱动螺栓采用的材料为35CrMo，调制后硬度达到HRC30~35，强度达到10.9级，螺栓出厂前经过多道检验工序检验并且合格才准许出厂。

高强度螺栓低温脆性断裂及冲击韧性分析随着科学技术的进步，对钢材脆性研究逐渐增多，并取得一定成就，在民用、工业施工中得到广泛应用。

然而，低温、高压等环境是影响高强度螺栓的重要因素，易导致高强度螺栓发生脆性断裂，造成巨大损失。

一、高强度螺栓脆性断裂的分类高强度螺栓脆性断裂主要分为以下几种类型：第一，过载断裂：导致过载断裂的原因主要在于过载，致使螺栓强度不够。

2100m/s是其断裂发生时的基本速率，易造成严重影响，该种断裂形式主要出现于10.9级和12.9级钢结构高强度螺栓产品中。

第二，非过载断裂：受到材料以及低温的影响，引起的断裂现象，主要出现于屈强性高、塑性好的高强度螺栓。

第三，应力腐蚀断裂：受到腐蚀性环境的影响，致使其所承受的静力或准静力荷载低于屈服极限应力，导致其发生断裂。

二、高强度螺栓脆性断裂的技术要素高强度螺栓脆性断裂的技术要素主要分为当前质量、潜在质量以及最终质量。

首先，当前质量：当前质量主要涉及的内容包括变形抗力、开裂程度以及钢材质量等。

其次，潜在质量：潜在质量必须以当前质量为依据，科学、合理配置合金元素，有效开发镦锻前后热处理工序的相关工作，达到提升钢材性能的目的。

最后，最终质量：指高强度螺栓以及螺栓制品最终需达到的质量标准，提高抗拉强度，避免出现拉长、拉断以及滑扣等问题的发生。

三、材料与韧性的关系镦锻成型是螺栓较常应用的工艺，包括温锻、冷镦以及车削加工等环节，具有涉及面广、批量大等特点。

冲击韧度主要用于表示材料韧性大小，化学成分和纤维组织以及材料冶金质量其决定因素，易受环境温度和缺口状况影响。

（一）材料与冲击韧度碳元素是影响冲击韧度的关键因素，如果强度水平一致，低碳合金钢的断裂韧性明显高于中碳合金钢。

例如，20MnTiB与40CrNiMo，将两者均处理成10.9级螺栓，其在强度相近的情况下，20MnTiB的断裂韧性为113MN/m2/3，40CrNiMo的断裂韧性为78MN/m2/3，而对于冲击功而言，40CrNiMo比20MnTiB高20至45J左右。

失效分析40Cr 钢螺栓断裂分析刘泽坤(湖北江山机械厂,襄樊441003)摘 要:采用金相检验、硬度测试及化学成分分析等方法对变速箱制动鼓定位螺栓断裂的原因进行了分析。

结果表明,由于零件在热加工后未按要求进行热处理,导致出现非正常组织,降低了零件的硬度和强韧性,加上零件肩胛根部没有过渡圆弧易造成应力集中,因此在装车使用后不久便发生了螺栓断裂失效。

关键词:螺栓;断裂;显微组织;应力集中;铁素体中图分类号:T G142.41 文献标识码:B 文章编号:1001 4012(2003)03 0160 02FRACT URE ANALYSIS OF THE 40Cr BOLTLIU Ze kun(Hubei Jiangshan M achinery Plant,Xiangfan 441003,China)Abstract:T he fracture of br ake drum bolt for fix ed position w as analyzed by means of metallo graphic examinatio n,hardness testing and chemical composition analysis.T he r esults showed that heat tr eatment defect and stress concen tration caused by manufacture were the main causes of bolt fractur e.Keywords:Bolt;F racture;M icrostructure;Stress concentration;F er rite1 情况简介我厂生产的某型号的变速箱在装车使用后不久,即发生了一批变速箱制动鼓定位螺栓断裂事故,断裂部位均发生在截面急剧变化的肩胛处。

由于该批螺栓系外购件,其热处理工艺尚不十分清楚。

摘要机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。

通常由主轴、轴承和传动件（齿轮或带轮）等组成主轴部件。

在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩，如机床主轴；有的用来装夹工件，如心轴。

除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件。

主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。

衡量主轴部件性能的指标主要是旋转精度、刚度和速度适应性。

①旋转精度：主轴旋转时在影响加工精度的方向上出现的径向和轴向跳动（见形位公差），主要决定于主轴和轴承的制造和装配质量。

②动、静刚度：主要决定于主轴的弯曲刚度、轴承的刚度和阻尼。

③速度适应性：允许的最高转速和转速范围，主要决定于轴承的结构和润滑，以及散热条件。

主轴是机床上传递动力的零件，常需承受弯曲、扭转、疲劳、冲击载荷的作用，同时在滑动与转动部位还收到摩擦力的作用。

因此，要求主轴具有高温度，硬度，足够的韧性及疲劳强度、变形小等性能，而40Cr钢作为优质的碳素合金结构用钢，具有较佳的综合力学性能，适合于高频淬火，火焰淬火等。

40Cr调质以后的硬度大概在HRC32-36之间,也就是说大概HB330-380之间.为中碳调制钢，冷镦模具钢。

该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。

正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。

在温度550~570℃进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。

该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。

本次毕业设计让我有机会锻炼并加强自己的热力计算能力、工程设计能力、绘图能力以及分析、解决问题的能力，提高自己的写作和编辑能力，以及自己查阅和熟练地运用参考文献的能力，为以后的工作积累宝贵的知识和经验。

关键字：机床主轴；40Cr；热处理AbstractMachine tool spindle refers to machine the workpiece or tool rotating shaft. Usually by the spindle, bearings and transmission parts (gear or belt wheel) composed of spindle parts. The machine is mainly used to support the transmission parts such as gears, pulleys, transmission of motion and torque, such as machine tool spindle; some to clamp the workpiece, such as spindle. In addition, broaching machine, planer main movement into linear movement of the machine tool, the majority of machine tools have spindle. The movement precision and the structure of spindle rigidity is an important factor to determine the machining quality and cutting efficiency. Measurement of spindle components performance index is mainly to the rotation accuracy, stiffness and rate adaptation.The rotating precision: the shaft in the direction affects the processing precision of rotation of the axial and radial run out (see tolerances), depends mainly on the spindle and the bearing manufacturing and assembly quality.static stiffness: bending depends mainly on the stiffness of the spindle,bearing stiffness and damping.The speed of adaptation: the maximum allowed speed and speed range,structure and mainly depends on the bearing lubrication, and cooling condition.Spindle is a power transmission machine parts, often need to be subjected to bending, torsion, fatigue, impact load, at the same time, sliding and rotating part also received the frictional force. Therefore, requirements of spindle with high temperature, hardness, toughness and fatigue strength enough deformation, and other performance, while the 40Cr steel as steel with carbon alloy , has better composite mechanical properties, suitable for , flame hardening.After the 40Cr quenched and tempered hardness about HRC32-36 between, that is to say about HB330-380. For medium carbon tempered steel, cold heading die steel. The steel price moderate, easy processing, can achieve a certain toughness, ductility and wear resistance after proper heat treatment. Normalizing can promote tissue ball, improve the cutting performance of hardness is less than 160HBS blank. By tempering at a temperature of 550~570 ℃, has the best mechanical properties of the steel. The hardenability of the steel is higher than that of 45 steel, suitable for high frequency quenching, flame quenching surface hardening treatment etc..The graduation design had brought me an opportunity to exercise and strengthen the ability of thermodynamic calculation, engineering design, drawing , analyzing and solving problems, improved my writing and editing capabilities as well as the ability of using reference literatures, from which I gained valuable experience and knowledge for future work.Key word:Machine tool spindle;40Cr;heat treatment目录摘要...................................................... 错误！未定义书签。

超高强度螺栓断裂失效分析摘要：螺栓作为重要的紧固件，其失效事故较多，危害极大。

其中，螺栓氢脆断裂是一种常见的失效模式。

由于氢脆主要与批次问题有关，因此危害更大。

螺纹连接是发动机部件之间最常用的连接，约占发动机连接的70%。

螺栓的应力特性决定了它是发动机的薄弱部分。

因此，连杆螺栓的失效分析和预防非常重要。

对超高强度螺栓的断裂失效进行了分析。

关键词：超高强度螺栓；断裂破坏；氢脆超高强度螺栓是经过铆接和焊接而发展起来的一种钢结构连接形式。

它具有结构简单、可拆卸、承载力大、抗疲劳、安全等优点。

因此，高强螺栓连接已发展成为工程安装的主要手段。

1例分析某轴承上使用了某种类型的高强度螺栓，其强度要求非常高。

经过5个月的生产检验合格后，发现部分螺栓螺纹处相继断裂。

该类高强螺栓为铰孔螺栓（螺纹长95mm），材质为35CrMnSiA钢，规格为M56，螺纹长235mm，强度要求符合gb/t3077-1999。

制造工艺如下：坯料电渣重熔→预处理→超声波探伤→粗加工（单边余量3～5mm）→淬火和回火处理（950℃淬火、630℃回火）→半精加工→淬火热处理（淬火温度900℃，310℃回火）→机械性能检查→完成→磁粉探伤（含螺纹）→表面油漆保护→装配目前，无损检测方法无法检测出螺栓内部0.2mm以下的微裂纹。

通过金相检验、氢含量检验和断口扫描电镜分析，对断裂的螺栓和未断裂的随机试样进行了检验，并分析了断裂原因。

2实验方法和结果2.1受试者。

试验对象为2个此类螺栓，包括断裂的铰制螺栓和1个相应的相同类型的未断裂螺栓。

2.2外观检查。

目测第一螺纹段铰制螺栓断口齐平，无塑性变形，断口垂直于轴线，为一次性脆性断裂。

断口附近有明显的腐蚀痕迹。

2.3化学成分分析。

对两个螺栓样品的化学成分进行了测试和分析。

结果表明，两个螺栓的化学成分均符合标准。

2.4氢含量检测。

对断裂铰孔螺栓和未断裂铰孔螺栓的光杆边缘、r/2和芯部进行了氢含量检测。

断裂和未断裂螺栓的光杆边缘和芯部的检测结果基本相同，r/2处的检测结果差异较大，分别为2.0×10-6和0.6×10-62.5断裂分析。

螺栓断裂原因分析及预防
一般情况下，分析螺栓断裂从以下四个方面着手：螺栓的质量，螺栓的预紧力矩，螺栓的强度，螺栓的疲劳强度。

1、实际上，螺栓断裂绝大多数情况都是因为松动而断裂的，是由于松动而被打坏的。

因为螺栓松动打断的情况和疲劳断裂的情况大体相同，我们总能从疲劳强度上找到原因。

实际上，疲劳强度大得我们无法想象，螺栓在使用过程中根本用不到疲劳强度。

2、螺纹紧固件的松动不是由于螺栓的疲劳强度：
螺纹紧固件在横向振松实验中只需一百次即可松动，而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次。

换句话说，螺纹紧固件在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了，我们只使用了它大能力的万分之一，所以说螺纹紧固件的松动也不是因为螺栓疲劳强度。

3、螺纹紧固件损坏的真正原因是松动：
螺纹紧固件松动后，产生巨大的动能mv2，这种巨大的动能直接作用于紧固件及设备，致使紧固件损坏，紧固件损坏后，设备无法在正常的状态下工作，进一步导致设备损坏。

受轴向力作用的紧固件，螺纹被破坏，螺栓被拉断。

受径向力作用的紧固件，螺栓被剪断，螺栓孔被打成橢圆。

综上所述：选用防松效果优异的螺纹防松方式是解决问题的根本所在。