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六角头螺栓，规格为M27×280，性能等级为10.9级，表面镀彩锌。该螺栓安装在塔吊底部与基础连接处，安装约3、4个月后发生断裂。
螺栓断裂部位为头杆部结合的过渡区，断口无明显宏观塑性变形，两断口可良好配合。
六角头螺栓断裂件断裂形貌，见图11-46。
图11-46 断裂螺栓
螺栓头部断口，整个断面可见明显的疲劳断裂特征，断面平滑，有明显的脆性疲劳扩展特征，图中箭头处为疲劳源区，见图11-47。
疲劳扩展区有明显的疲劳条带，疲劳扩展区占整个断口面积的80%以上，图11-48白色箭头所指深色区域为最终断裂区，占整个断口面积小于10%。
图11-47 杆部断口宏观形貌
图11-48 头部断口宏观形貌
杆部断口的四周有碰撞变形痕迹，断裂源外表面有明显磨损痕迹，杆部断裂处断裂源侧面的磨损痕迹，见图11-49。
图11-50为断裂源区域形貌，可见许多细小台阶；疲劳条带方向为疲劳扩展区。根据断口各区域的面积比，可确定螺栓断口为低应力高周疲劳断口。
图11-50 疲劳源区域宏观形貌
图11-49 杆部断口断裂源侧面磨损痕迹
在扫描电镜下观察断口微观形貌，疲劳源区域存在磨损凹坑、疤痕和微裂纹未发现夹杂和冶金缺陷（图11-51、图11-52）；疲劳扩展区二次裂纹和撕裂棱比较明显，疲劳条带少、短、间距小，属高周疲劳特征（图11-53、图11-54）；图11-55为最后断裂的韧窝特征，该区域仅出现在断口边缘很小部分,说明最后断裂时应力较小 。
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图11-51 疲劳源形貌
图11-52 表面磨损疤痕和微裂纹
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图11-54疲劳条带放大像
图11-53 扩展区疲劳条带
硬度检测,在断口附近对螺栓表面、心部硬度检测，检测结果，表面硬度347、352、345 HV0.3；心部硬度324、320、328 HV10，螺栓的硬度值均符合技术要求，沿断口纵向截取试块，制成金相试样，显示显微组织为均匀回火索氏体组织，见图11-56。
图11-56 螺栓显微组织
用直读光谱法对螺栓化学成分进行分析，化学成分符合《GB/T 3077-1999》40Cr钢的要求。
检测结果，螺栓的表面、心部硬度、金相组织和化学成分均符合要求。
Q1·
通过以上的分析，大家认为40Cr高强度螺栓断裂的原因 是什么呢？
我们将在下期发布新文章的结尾公布本期文章的答案哦！届时请大家一定要关注我们的公众号。
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