挖掘机履带螺栓断裂失效分析

简介

某型号履带式液压挖掘机在装配过程中个别履带螺栓发生断裂。通过宏观形貌观察、扫描电镜形貌分析、能谱元素分析、金相组织检测、力学性能检测、化学成分检测等手段对螺栓断裂原因进行分析。分析结果表明,螺栓断裂模式符合氢脆断裂的典型特征。螺栓各项性能均符合标准规定,且基体残余氢含量仅为1.1×10-6,因此螺栓本身的氢脆敏感性较低。因热处理前磷化膜未去除干净,导致螺栓头下圆角表面存在深度约10μm的渗磷层。头杆连接处近表面基体的P含量异常偏高导致脆性增大,安装过程中产生微裂纹。螺栓头下圆角为应力集中区域,微裂纹加剧了应力集中状态,同时磷元素易引发氢致裂纹,促进了氢致裂纹的形成与扩展,最终表现为氢致延迟断裂。