緊固件失效分析與案例

本書介紹了緊固件標準、加工制造與特種工藝,理化檢測與材料應用;緊固件與材料的典型金相組織;緊固件與材料的各類宏觀缺陷與斷口形貌特征,以及緊固件的失效分析及預防。重點介紹了緊固件與材料的各類典型失效案例分析,并分別對疲勞、氫脆、熱處理、加工工藝、裝配、使用等方面的典型失效案例進行了綜合分析,找出導致失效的原因,提出預防措施。本書內容豐富、涉及面廣,金相組織、故障缺陷形貌特征等圖片豐富,具有典型性,實用性強。本書對從事緊固件的設計、研制、生產(chǎn)及管理、試驗與分析的技術人員具有很好的參考價值和較高的應用價值,同時對提升緊固件的金相試驗技術與失效分析水平具有較好的指導作用。

本書還可作為大專院校相關專業(yè)的師生、使用緊固件的企業(yè)、機械制造行業(yè)及相關部門的設計人員、工程技術人員、質量管理人員參考。

第一篇 緊固件的標準、制造工藝、試驗與材料應用

第一章 緊固件的標準、加工制造與特種工藝

1.1 概述

1.2 緊固件的標準體系

1.2.1 緊固件的標準

1.2.2 緊固件的標準化

1.2.3 緊固件標準的分類

1.2.4 緊固件標準的技術要求

1.2.5 緊固件標準體系的應用

1.3 緊固件常用基礎技術標準

1.4 緊固件的加工制造

1.4.1 緊固件的分類、結構特點與工作條件

1.4.2 緊固件的加工制造

1.5 緊固件的特種工藝

1.5.1 特種緊固件的特種工藝

1.5.2 常用緊固件的特種工藝

第二章 緊固件的理化檢測

2.1 緊固件的機械性能檢測21

2.1.1 特種緊固件的機械性能

2.1.2 常用緊固件機械性能

2.1.3 緊固件的硬度與性能

2.2 緊固件的金相試驗檢測

2.2.1 金相試樣的加工制備

2.2.2 特種緊固件的金相檢測

2.2.3 常用緊固件的金相檢測

2.3 緊固件的化學分析

2.3.1 特種緊固件原材料化學分析

2.3.2 特種緊固件氫含量分析

2.3.3 常用緊固件原材料化學元素分析

第三章 緊固件用材簡介

3.1 特種緊固件采用的材料

3.1.1 高溫合金

3.1.2 不銹鋼

3.1.3 合金結構鋼與碳素結構鋼

3.1.4 鈦合金

3.1.5 鋁合金

3.1.6 銅合金

3.2 常用緊固件冷鐓專用絲材

3.3 特種緊固件主要材料牌號

3.4 常用緊固件材料牌號

第二篇 緊固件金相組織圖譜與熱處理工藝

第四章 緊固件的金相組織

4.1 金相試驗中常見的組織

4.1.1 鋼中常見金相組織的定義

4.1.2 鋼中常見金相組織的形貌特征

4.2 鋼鐵材料的熱處理與組織轉變

4.2.1 鋼在加熱時的組織轉變

4.2.2 鋼在冷卻時的組織轉變

4.3 鋼鐵材料不同熱處理狀態(tài)下的金相組織

4.3.1 工業(yè)純鐵退火

4.3.2 碳鋼退火

4.3.3 T8鋼正火(退火)

4.3.4 碳鋼淬火

4.3.5 65Mn鋼不同溫度等溫淬火

4.3.6 碳鋼、合金鋼淬火回火

4.3.7 不銹鋼固溶處理

4.4 鋼鐵材料化學熱處理后的的金相組織

4.4.1 15鋼的滲碳后退火

4.4.2 40Cr鋼軟氮化

第五章 緊固件螺栓的金相組織與熱處理工藝

5.1 特種緊固件螺栓的金相組織與熱處理工藝

5.1.1 結構鋼螺栓

5.1.2 不銹鋼螺栓

5.1.3 高溫合金螺栓

5.1.4 鈦合金螺栓

5.1.5 鋁合金螺栓

5.2 常用緊固件螺栓的金相組織與熱處理工藝

5.2.1 碳素鋼螺栓

5.2.2 合金結構鋼螺栓

5.3 特種緊固件螺栓常用原材料的金相組織

5.3.1 結構鋼螺栓原材料

5.3.2 不銹鋼螺栓原材料

5.3.3 高溫合金螺栓原材料

5.3.4 鈦合金螺栓原材料

5.3.5 鋁合金螺栓原材料

5.3.6 銅合金螺栓原材料

5.4 常用緊固件螺栓原材料的金相組織

第六章 特種緊固件成品和半成品的金相組織與熱處理工藝

6.1 結構鋼緊固件成品和半成品的金相組織與熱處理工藝

6.1.1 38Cr鋼絲套

6.1.2 20A鋼螺栓(大)、 30CrMnSi鋼沉頭螺栓半成品

6.1.3 40CrNiMo鋼異形螺母(12角螺母)成品

6.1.4 30CrMnSi鋼鍍鋅螺栓、30CrMnSi鋼自鎖螺母

6.1.5 65Si2MnWA鋼壓彈簧圈

6.1.6 ML18鋼螺母成品、ML18鋼螺母未熱處理半成品、20鋼鎖片

6.1.7 30CrMnSiNi2鋼六角螺栓和沉頭螺栓

6.1.8 ML16CrSiNi鋼長托板螺母、鍍鋅四角托板螺母、兩角小托板螺母

6.1.9 30CrMnSiA鋼高鎖螺栓成品及半成品

6.1.10 40CrNiMoA鋼收口螺母

6.2 不銹鋼緊固件成品和半成品的金相組織與熱處理工藝

6.2.1 1Cr11Ni2W2MoV不銹鋼螺母

6.2.2 1Cr12Ni2WMoVNb不銹鋼半成品、成品螺栓

6.2.3 1Cr12Ni3MoVN 不銹鋼螺母

6.2.4 1Cr11Ni2W2MoV不銹鋼圓柱銷

6.2.5 1Cr11Ni2W2MoV不銹鋼螺母熱處理

6.3 高溫合金緊固件成品和半成品金相組織與熱處理工藝

6.3.1 A286合金十二角螺栓

6.3.2 GH2132合金半成品(固溶熱處理)螺栓

6.3.3 GH2132合金螺母

6.3.4 GH2132合金六角螺母

6.3.5 GH4169合金十二角、六角半成品(固溶處理)螺栓

6.3.6 GH4169合金十二角螺栓

6.3.7 GH2696合金螺母

6.3.8 A286合金托板螺母

6.4 鋁合金緊固件成品及半成品的金相組織與熱處理工藝

6.4.1 7C04合金緊固件

6.4.2 2A01合金鉚釘

6.4.3 2A01合金空心鉚釘

6.4.4 7075高強合金螺栓

6.4.5 2A10合金鉚釘

6.4.6 2A10合金高鎖螺母

6.4.7 2A10合金高鎖螺母、2A09合金套管

6.5 銅合金緊固件金相組織

6.5.1 H62螺栓

6.5.2 HPb59-1合金螺母

6.6 特種緊固件及材料常用的相關熱處理技術文件

第三篇 緊固件的缺陷與斷口形貌

第七章 緊固件的宏觀缺陷與斷口形貌

7.1 緊固件原材料問題造成裂紋

7.2 緊固件淬火裂紋

7.3 緊固件因加工工藝或安裝不當造成的開裂及缺陷

7.4 緊固件因裝配應力過大造成的裂紋

7.5 緊固件脆性斷裂

7.6 緊固件疲勞斷裂

7.7 緊固件應力腐蝕開裂

第八章 緊固件常見缺陷的金相形貌

8.1 緊固件原材料顯微缺陷

8.2 緊固件常見夾雜物缺陷

8.3 緊固件的熱處理缺陷

8.4 成形工藝不當造成的缺陷

8.5 緊固件的金相低倍缺陷

第九章 緊固件斷口掃描電鏡形貌

9.1 緊固件疲勞斷裂斷口

9.2 緊固件螺栓(釘)氫脆斷口

9.3 緊固件熱處理缺陷造成斷裂的斷口

9.4 裝配應力過大斷裂的斷口

9.5 應力腐蝕斷裂斷口

9.6 機加工藝缺陷造成斷裂的斷口

9.7 高溫合金螺栓早期斷裂斷口

第四篇 緊固件的失效分析與預防

第十章 緊固件的失效分析與預防

10.1 緊固件的受力分析

10.1.1 螺栓的拉伸與扭轉應力分析

10.1.2 螺栓疲勞應力分析

10.1.3 螺栓和螺母緊固時的受力分析

10.2 緊固件失效的基本類型及特征

10.2.1 緊固件塑性變形斷裂及特征

10.2.2 緊固件脆性斷裂及特征

10.2.3 緊固件疲勞斷裂及特征

10.2.4 緊固件氫脆斷裂及特征

10.3 緊固件失效的原因分析

10.3.1 材料性能低引起的緊固件失效

10.3.2 裝配力過大導致失效

10.3.3 選材不當導致失效

10.3.4 機械加工工藝不當導致失效

10.3.5 熱處理工藝不當導致失效

10.3.6 表面處理工藝不當導致失效

10.4 緊固件常見的制造工藝缺陷

10.4.1 緊固件因原材料缺陷原因造成的產(chǎn)品缺陷

10.4.2 緊固件成形工藝與加工工藝不當造成缺陷

10.4.3 熱處理工藝不當造成的產(chǎn)品缺陷

10.4.4 表面處理工藝不當造成的產(chǎn)品缺陷

10.5 緊固件的失效分析方法

10.6 預防緊固件失效的方法與技術措施

10.6.1 預防緊固件失效的方法

10.6.2 預防緊固件失效的技術措施

第五篇 緊固件常見典型失效案例分析

第十一章 緊固件疲勞斷裂失效案例

11.1 塔吊固定螺栓斷裂

11.2 夾子彈簧疲勞斷裂

11.3 40Cr鋼固定螺栓斷裂

11.4 10.9級40Cr鋼輪轂螺栓斷裂

11.5 40Cr鋼六角頭螺栓斷裂

11.6 塔吊基礎40Cr鋼高強度螺栓斷裂

11.7 35CrMo鋼車輪轂螺栓斷裂

11.8 40Cr鋼差速器緊固螺栓斷裂

11.9 42CrMo鋼雙頭螺栓斷裂

11.10 40Cr鋼齒輪箱端蓋螺栓斷裂

11.11 55CrSi鋼傳動閥彈簧斷裂

11.12 電梯扶手45鋼驅動軸斷裂

11.13 35CrMo鋼動車底座六方螺栓斷裂

11.14 45鋼發(fā)電車螺栓斷裂

11.15 某礦機35CrMo鋼雙頭螺栓斷裂

11.16 40Cr鋼連桿與連桿螺栓斷裂

11.17 SCM435鋼皮帶張緊輪螺栓斷裂

11.18 SAE 9254鋼彈簧斷裂

11.19 40Cr鋼轉向臂下端軸斷裂

第十二章 緊固件氫脆斷裂失效案例

12.1 40Cr鋼高強度內六角圓柱螺栓斷裂

12.2 65Mn鋼彈性墊圈開裂

12.3 12.9級ML40Cr鋼內六角螺栓斷裂

12.4 發(fā)動機底座40Cr鋼六角頭螺栓斷裂

12.5 SAE 1022鋼自擠螺釘斷裂

12.6 10.9級20MnTiB鋼螺栓斷裂

12.7 汽車推力桿20MnTiB鋼螺栓斷裂

12.8 汽車支架20MnTiB鋼螺栓斷裂

12.9 10B21鋼壓鉚螺釘斷裂

12.10 三角牙六角頭10B21鋼螺栓斷裂

第十三章 熱處理缺陷造成的緊固件斷裂失效案例

13.1 SWRCH35K鋼六角頭螺栓斷裂

13.2 40Cr鋼六角頭螺栓斷裂

13.3 SWRCH35K六角電鍍螺栓斷裂

13.4 45鋼六角螺母開裂失效

13.5 20MnTiB鋼內六角圓柱頭螺釘斷裂

13.6 SWRCH35K鋼螺栓頭部弧形裂紋

13.7 65Mn鋼鞍形彈簧墊圈斷裂

13.8 60Si2Mn鋼波形墊圈斷裂

13.9 35鋼內六角圓柱頭螺釘安裝斷裂

13.10 40Cr鋼六角頭螺栓安裝斷裂

13.11 SWRCH35K鋼六角頭螺栓斷裂

13.12 風電10級45鋼螺母開裂

13.13 齒輪箱25鋼螺栓斷裂

13.14 35CrMo鋼螺栓斷裂

第十四章 制造工藝不當造成緊固件失效的案例

14.1 50CrV鋼盤形彈簧安裝斷裂

14.2 SWRCH45K鋼四方螺母表面開裂

14.3 ML35鋼螺栓頭部裂紋缺陷

14.4 42CrMo鋼熱鐓六方大螺栓頭下圓角處裂紋缺陷

14.5 35鋼卡箍裂紋缺陷

14.6 ML08AlCK鋼大扁頭方頸螺栓斷裂

14.7 35鋼六角頭帶墊螺栓螺紋處的疑似裂紋

14.8 40Cr鋼六角頭螺栓頭桿連接處斷裂

14.9 挖掘機履帶SCM435鋼螺栓斷裂

14.10 AISI1022A鋼盤頭螺釘斷裂

14.11 45鋼啟動爪螺栓斷裂

14.12 40Cr鋼熱鍛螺栓滾絲開裂

第十五章 緊固件因裝配不當造成的斷裂失效案例

15.1 SCM435鋼圓柱頭螺釘斷裂

15.2 40Cr鋼六角頭螺栓斷裂

15.3 35CrMo鋼六角頭螺栓斷裂

15.4 40Cr鋼軸承調隙螺栓斷裂

15.5 Q195鋼焊釘使用過程中斷裂

第十六章 緊固件原材料缺陷造成的失效案例

16.1 35K鋼法蘭面螺母冷鐓開裂

16.2 ASTM194鋼六角螺母安裝開裂

16.3 35CrMo鋼內六角圓柱頭螺栓桿部裂紋

16.4 40Cr鋼螺桿表面縱向裂紋

16.5 40Cr鋼大扁頭方頸螺栓頭部裂紋

16.6 35K鋼圓頭方頸螺栓表面嚴重脫碳

16.7 SWRCH35K鋼六角法蘭面螺栓冷鐓開裂

16.8 42CrMo鋼螺栓使用中斷裂

16.9 1Cr11Ni2W2MoV不銹鋼螺母表面裂紋

16.10 35K鋼螺釘安裝斷裂

附錄1 緊固件常用基礎技術與質量控制標準

附錄2 緊固件材料熱處理工藝規(guī)范與材料技術條件

附錄3 緊固件及材料的金相組織常用浸蝕試劑與方法

附錄4 緊固件及材料強度與硬度常用換算表

附錄5 常用金屬材料的中外牌號對照表

附錄6 緊固件相關名稱的中英文對照表

參考文獻"