1. 概述 委托方提供兩組斷裂螺栓殘件及若幹完好螺栓，據委托方描述，失效螺栓在進行楔負載試驗時出現掉頭，要求分(fēn)析原因。該批螺栓規格為(wèi)M16，性能(néng)等級4.8級，材料牌号為(wèi)Q195，表面電(diàn)鍍黃鋅。圖1所示為(wèi)送檢失效螺栓斷面宏觀形貌，可(kě)見斷口平整，表面金屬本色，未見明顯塑性變形痕迹。值得注意的是，螺栓斷裂位置不是位于頭下圓角處，而是位于六角頭内部。
圖1 斷裂螺栓宏觀形貌
2.
楔負載實驗
随機抽取送檢的兩件完好螺栓進行楔負載試驗（楔墊角度6度），1#樣品斷裂位置位于未旋合的螺紋部位，斷裂載荷為(wèi)83.0kN，試驗後樣品如圖2所示
。
圖2 1#完好樣品楔負載試驗後宏觀形貌
2#樣品斷裂 載荷為(wèi)29.0kN，斷裂位置位于頭部六角面内，試驗後樣品如圖3所示。根據“GB/T3098.1-2010”規定：規格為(wèi)M16，性能(néng)等級4.8級的粗牙螺栓最小(xiǎo)拉力載荷為(wèi)65.9 kN，斷裂不允許發生在頭部。1#樣品符合标準規定，2#樣品不符合标準規定。
圖3 2#完好樣品楔負載試驗後宏觀形貌
圖4所示為(wèi)2 #試樣斷裂頭部的斷面宏觀形貌，箭頭所指位置為(wèi)斷裂源區(qū)。
圖4 2#試樣斷面宏觀形貌
3. 金相分(fēn)析
将2件樣品斷裂頭部沿縱軸線(xiàn)剖開，經磨制、抛光、腐蝕後觀察頭部流線(xiàn)形貌，如圖5、圖6所示。由圖5可(kě)見，1#試樣（楔負載合格）雖然流線(xiàn)分(fēn)布欠對稱，但流線(xiàn)尚且連續，較順暢，未出現明顯異常。由圖6可(kě)見，2#樣品（楔負載不合格）斷裂源為(wèi)箭頭所指的流線(xiàn)轉彎位置（與斷面形貌吻合），該試樣頭部流線(xiàn)紊亂、不順暢，同時左右兩側流線(xiàn)明顯不對稱。
圖5 1#樣品頭部流線(xiàn)
圖6
2#樣品頭部流線(xiàn)
在另外幾件送檢的完好螺栓中(zhōng)任取4件進行頭部流線(xiàn)檢測，結果如圖7~10所示：圖7所示樣品頭部流線(xiàn)左右對稱，但局部有(yǒu)紊亂和不連續（箭頭所指處）；圖8所示樣品頭部流線(xiàn)紊亂，并在流線(xiàn)轉折處斷裂（箭頭所指處）；圖9所示樣品頭部流線(xiàn)連續、順暢，但兩側對稱度欠佳；圖10所示樣品頭部流線(xiàn)左右不對稱，左邊紊亂明顯，箭頭所指為(wèi)流線(xiàn)轉折處出現中(zhōng)斷。
圖7 完好樣品頭部流線(xiàn) 10X 圖8 完好樣品頭部流線(xiàn) 10X
圖9 完好樣品頭部流線(xiàn) 10X 圖10 完好樣品頭部流線(xiàn) 10X
圖11所示為(wèi)斷裂螺栓杆部橫截面低倍組織，可(kě)見組織均勻，未發現偏析、縮松等缺陷。
圖11 試樣橫截面低倍組織
圖12所示為(wèi)斷裂螺栓芯部金相組織，為(wèi)鐵素體(tǐ)加少量珠光體(tǐ)。組織未現異常。
圖12 試樣芯部金相組織
圖13所示斷裂螺栓頭部縱向剖面非金屬夾雜物(wù)評定，根據“GB-T 10561-2005
鋼中(zhōng)非金屬夾雜物(wù)含量的測定标準”可(kě)評定為(wèi)D類（球狀氧化物(wù)夾雜，細系）1級，A類（硫化物(wù)夾雜，細系）2級。
圖13 試樣非金屬夾雜物(wù)評定
4. 螺栓材質(zhì)分(fēn)析
采用(yòng)直讀光譜法對斷裂螺栓進行化學(xué)成分(fēn)分(fēn)析，結果如表2所示，根據“GB/T 700-2006”對Q195鋼化學(xué)成分(fēn)的規定，樣品除C量略高于标準值外，其餘各元素含量均在标準範圍内。
表2 斷裂螺栓化學(xué)成分(fēn)
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化學(xué)元素 C Si Mn P S
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标準值 ≤0.12 ≤0.30
≤0.50 ≤0.035 ≤0.040
測量值 0.13 0.095
0.333 0.034 0.019
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5．綜合分(fēn)析
對送檢楔負載試驗不合格螺栓進行檢測分(fēn)析後發現，不合格試驗斷裂均起源于六角頭内部，經流線(xiàn)檢查發現，該批螺栓頭部流線(xiàn)存在較大比例異常（随機抽查六例，其中(zhōng)四例異常），表現為(wèi)流線(xiàn)左右不對稱、流線(xiàn)紊亂，并在流線(xiàn)轉折處出現中(zhōng)斷，中(zhōng)斷位置基本與斷裂面所示的斷裂源區(qū)吻合。
6. 結論
一、送檢螺栓楔負載不合格原因為(wèi)頭部流線(xiàn)存在紊亂、不對稱、中(zhōng)斷缺陷；
二、螺栓材質(zhì)硫化物(wù)夾雜2級，碳含量偏高。
