围观！差速器螺栓断裂分析

      用于固定车辆后桥差速器法兰盘的螺栓，规格为M11×1×22，材质为40Cr钢，安装扭矩为80±10N·m，表面发黑处理，在安装运行一段时间后螺栓断裂。

      断裂螺栓的头部和部分杆部宏观形貌，断裂位置位于头下圆角处，见图11-84。裂纹源位于断口边缘，杆部的表面。

      图11-85所示为断面扫描电镜宏观形貌，断面呈疲劳断裂特征，可见疲劳条带，疲劳源区，裂纹扩展区和终断区。

      图11-86所示为疲劳源区形貌，可见表面有磨损痕迹及解理台阶，外侧边缘无明显碰伤的痕迹。

      图11-87所示为裂纹扩展区微观形貌，可见明显的疲劳条带，条带间距较小。图11-88所示为终断区微观形貌，可见浅韧窝形貌。

      在断口上和断口附近取样，磨制金相试样，断口试样上可见螺栓表面有明显脱碳迹象，还有两条微裂纹，深度约为30μm，见图11-89。

      螺栓断口附近杆部试样的组织为回火索氏体，见图11-90。

      对螺栓采用直读光谱法进行化学成分分析，结果符合《GB/T 3077-1999》标准中40Cr钢的要求

      对螺栓及垫片进行硬度试验，螺栓心部硬度为358～350 HV10，符合标准要求。表面脱碳层硬度较低，厚度约为0.1mm；垫片硬度为140HV，比螺栓硬度低很多。

      断裂螺栓硬度检测，离表面距离的硬度检测值，见图11-91。

      对螺栓安装过程采用的垫圈进行对比试验，硬度较低的垫圈为与故障螺栓配套使用的垫圈，另选硬度较高垫圈进行对比。

      在螺栓安装过程中，采用不同垫圈其紧固轴力不一样，采用硬度较低的垫圈，其紧固轴力小于硬度较高垫圈的紧固轴力。如果螺栓安装过程采用了硬度较低的垫圈，一般会造成安装力不够。

      试验采用M10螺栓进行了对比试验，在使用硬度较高垫圈（200HV）的情况下，当扭矩为80N•m时，螺栓紧固轴力为27.1kN，而采用较低硬度的垫圈时（140HV），紧固轴力仅为21.0kN，两者差别较大，这是由于硬度较低的垫圈在紧固过程中会产生变形而导致垫圈与螺栓端面的摩擦系数增大，所以在相同扭矩下其轴力相对较小，图11-92所示为试验后表面变形的垫圈，箭头指处，螺栓安装后硬度较低的垫圈已被挤压变形。