不锈钢螺栓断裂失效分析

  螺栓材质为奥氏体不锈钢，使用一段时间发生批量断裂。

宏观观察

    可见螺栓表面锈迹斑斑，螺栓断面上也锈蚀明显。如图1。

图1

断口形貌

     断面在扫描电镜下观察，为沿晶特征。

图2

螺栓侧面观察

       侧向观察螺栓表面，可见一些腐蚀坑，如图3。

图3

     说明不锈钢在环境作用下发生了腐蚀。能谱分析腐蚀产物有S元素。如图4。说明环境有较强的腐蚀性。

       图4

  高倍组织观察

        扫描电镜下观察组织，发现晶界析出较多含Cr的碳化物。

图5

分析讨论

       从高倍组织上可知，晶界析出较多Cr的碳化物，局部呈网络状。能谱分析表明，晶界Cr含量较高。晶界Cr的富集就导致晶界附近基体组织贫Cr，从而降低晶界的抗腐蚀性能。

       因此，不锈钢晶界析出高Cr碳化物，降低了材料的抗腐蚀性能，是螺栓断裂的根本原因。

       可以通过对材料加热，使碳化物溶解，然后快冷以避免碳化物沿晶界析出的方法加以解决。

       同时，降低环境的腐蚀性也有利于增加材料的使用寿命。