汽车用螺栓断裂分析
SCM435螺栓氢脆断裂分析
■ ■
●■曩
图４周边断面扩展区 沿晶开裂形貌
４ 金 相 分 析
由外 表 氢 脆 引 起 的 断裂 。 当 电镀 锌 工 艺 （ 括 去 氢 ） 制 不 当时 会 导 包 控 致 氢 原 子 向 螺栓 入侵 ，在 螺 栓 安 装 状 态 中 受预 紧拉 应 力 作 用 下 促 使 氢 原 子逐 渐 向 晶界 等 区域 聚 集 ，当达 到一 定 浓 度 后 即 发 生 因 晶界 脆 化 导 致 的延 迟性 破 断 。 ９ 结束 语 紧固件 由于氢脆产生的脆性断裂， ～般 发生地很突然 ， 无法预 是 图５断面ｌ心区域形貌 图６断面中心区域韧窝形貌 中 料的， 故这种失效的形式造成 的后果是很严 重的。 高强度紧固件去 除 氢脆是 一项很重要的工作。 认真采取 必要 的防范措施 ， 就能够预 防螺
一 一
７ 氢 脆 机 理
氢脆的机理—— 陷阱效应所谓氢脆 ，是指氢原子侵入基体材料 中而引起的材料延迟 失效断裂。氢脆通 常表现为应力作用下的延迟 断裂现象。其主要原理是将钢铁基体 中一些 易于渗入氢原子的位 置 形容为 “ 阱”这些位置包括钢铁结 构中的晶界、 错中心、 陷 ， 位 非金 属 夹 杂 物 及 碳 化 物 等 与 钢 铁 原 子 之 间 形 成 的固 一 固界 面 ， 有应 力 中 还 图 １（ 部断裂形貌 图 ２断面（ 颈） 头部） 宏观形貌 图３ 心等。 当活动氢原子进入 这些“ 陷阱” 即被 束缚而成为 非活跃氢原 ， ３ 扫 描 电镜 及 Ｘ 射 线 能 谱 分 析 子。 氢原子在 陷阱位置 的聚集将使材料 的断裂应力下降 ， 应力集中部 对 断面 相 关 区 域 进行 微 观 分 析 。 位将形成裂纹 ， 裂纹逐渐扩展直至断裂发生 ， 此即为氢脆 引起的延 迟 ３１断面近外周区域 断面低倍 可见有多条径 向分布 的台阶 ， ． 近 断裂现 象。 氢脆一般发生在零件受到静态载荷的条件下， 紧固件在安 周边区边缘处细台阶汇聚成长台阶 ，在 次表可见 由表 向内的推进条 装后可 能在数小时或此后 更长 的时 间内出现断裂。而零件承受动态 纹 ，局部有擦伤现象。高倍下可见外表边缘断面主要呈沿晶开裂形 高 应 变载 荷 时 ， 例如 在 进 行 拉 伸 试 验 时 ， 荷 在短 时 间 内迅 速 增 加 最 载 貌， 部分呈破碎状 ， 并伴有； 隹解理花样 ， 见图 ３所示。 后 达 到零 件 拉 力 载 荷 极 限 而发 生 断裂 ， 不 易发 生 氢 脆 。 则 ３２ 断 面 扩展 区域 周 边断 面 扩 展 区域 ， 见 断 面 以 沿 晶 状 开 裂 ． 可 ８ 分 析 意 见 为 主 ， 面 上 可 见 条 纹 及 小 孔 洞 ， 氢 脆 开 裂 形 态 ， 部 伴 有 韧 窝 形 晶 呈 局 ８１ 由 金 相 分 析可 看 到 ， 部 区 域 锻 造 组 织 流 线 分 布 正 常 ， 裂 ． 头 断 貌 ， 图 ４所 示 。近 中心 断 面 扩 展 区 呈韧 窝及 准 解理 形 貌 ， 可 见 有 区 未见 有 与 断 裂 有 关 的冶 金 缺 陷。 见 并 外表 向 内扩 展 的推 进 条 纹 ， 部 区域 分 布 有 二 次裂 纹 。 局 ８ 由金相分析、 ． ２ 硬度测定结果可看到 ， 来样螺栓热处理后的组 ３３ 断面中心（ 断 ） ． 终 区域 该 区域低 倍呈多 条由外表 向内推 进 织 未 见 异 常 ， 见 有 过 热 现 象 ， 面 无 明 显增 碳 或脱 碳 现 象 。 未 表 的条纹会聚（ ５ ， 图 ）高倍 下断面呈韧窝花样 ， 呈终断形态 （ ６ 。 图 ） ８３ 由断面宏观及微观分析可推断 ，来样螺栓 的延迟性断裂为 ．
螺栓断口失效分析
1、解理断裂（大多数情况下为脆性断裂）2、剪切断裂1、静载断裂（拉伸断裂、扭转断裂）2、冲击断裂3、疲劳断裂1、低温冷脆断裂2、静载延滞断裂（静载断裂）3、应力腐蚀断裂4、氢脆断裂断口微观形貌（图3/4/5/6），断口呈脆性特征，表面微观形貌为冰糖状沿晶断裂，芯部为沿晶+准解理断裂，在断裂的晶面上有细小的发纹状形貌。
结论：零件为沿晶断裂的脆性断口。
断口呈脆性特征，表面微观形貌沿晶断裂，芯部为准解理断裂；终断区（图4）微观为丝状韧窝形貌，为最终撕裂区结论：断口为脆性断裂宏观断口无缩颈现象且微观组织多处存在剪切韧窝形貌，为剪切过载断裂断口。
综上分析：零件为氢脆导致的断裂，氢进入钢后常沿晶界处聚集，导致晶界催化，形成沿晶裂纹并扩展，导致断面承载能力较弱，最终超过其承载极限导致断裂典型氢脆断口的宏观形貌如右图所示：氢脆又称氢致断裂失效是由于氢渗入金属内部导致损伤，从而使金属零件在低于材料屈服极限的静应力持续作用下导致的失效。
氢脆多发生于螺纹牙底或头部与杆部过渡位置等应力集中处。
断口附近无明显塑性变形，断口平齐，结构粗糙，氢脆断裂区呈结晶颗粒状，一般可见放射棱线。
色泽亮灰，断面干净，无腐蚀产物。
应力腐蚀也属于静载延滞断裂，其断口宏观形貌与一般的脆性断口相似，断口平齐而光亮，且与正应力相垂直，断口上常有人字纹或放射花样。
裂纹源区、扩展区通常色泽暗灰，伴有腐蚀产物或点蚀坑，离裂纹源区越近，腐蚀产物越多。
应力腐蚀断面最显著宏观形貌特征是裂纹源表面存在腐蚀介质成分贝纹线是疲劳断口最突出的宏观形貌特征，是鉴别疲劳断口的重要宏观依据。
如果在宏观上观察到贝壳状条纹时，在微观上观察到疲劳辉纹，可以判别这个断口属于疲劳断口。
螺栓断裂分析报告
螺栓断裂分析报告1. 引言螺栓是一种常见的连接元件，广泛应用于工程领域。
然而，在使用过程中，螺栓的断裂可能会导致严重的安全事故和设备损坏。
因此，对螺栓的断裂原因进行分析非常重要。
本文将介绍螺栓断裂的分析步骤，以帮助读者更好地了解螺栓断裂的原因，并提供相应的解决方案。
2. 分析步骤螺栓断裂分析通常可以按照以下步骤进行：2.1 收集断裂螺栓样本首先，需要收集断裂的螺栓样本。
这些样本应来自不同的工程项目，并涵盖不同的工作条件。
收集足够数量的样本有助于得出准确的结论。
2.2 观察断口形貌通过对断裂螺栓的断口形貌进行观察可以初步判断断裂的原因。
断口形貌可以分为韧性断口、脆性断口等。
韧性断口常常表明螺栓断裂是由于受到超负荷载荷所致，而脆性断口则意味着存在其他问题。
2.3 进行金相分析金相分析是一种常用的分析方法，通过对螺栓样本进行金相薄片制备和观察，可以获得螺栓的组织结构信息。
通过金相分析，可以检测到螺栓材料中的缺陷、夹杂物、氧化层等问题。
2.4 进行力学性能测试力学性能测试是评估螺栓质量的重要手段。
通过对螺栓样本进行拉伸试验、硬度测试等，可以了解螺栓的强度、韧性等性能参数。
与标准数值进行对比，可以判断螺栓是否达到设计要求。
2.5 考虑工况因素分析断裂螺栓时，还需要考虑螺栓所处的工作条件。
例如，工作温度、湿度、振动等因素都可能对螺栓的性能产生影响。
通过分析工况因素，可以找到与断裂相关的潜在问题。
2.6 结果分析与解决方案综合以上分析结果，可以得出螺栓断裂的原因。
根据不同的原因，提出相应的解决方案。
例如，如果断裂原因是由于材料质量问题，可以优化材料制备过程；如果是由于超负荷导致断裂，则需要对工作负荷进行合理评估等。
3. 结论螺栓断裂分析是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素。
通过对断裂螺栓样本的观察、金相分析、力学性能测试以及考虑工况因素，可以准确判断螺栓断裂的原因，并提出相应的解决方案。
对螺栓断裂问题的分析与解决不仅可以提高工程项目的安全性，还能为相关领域的研究提供参考。
车桥螺栓断裂分析报告
车桥螺栓断裂分析报告某厂生产的重型机械在行进途中，所用车桥轮毂的紧固螺栓断裂，螺栓规格：M22×1.5，形状如图1所示。
断口形貌见图2。
螺栓材质为40Cr，螺栓所要达到的性能指标和具体工艺不详，应企业要求，现对其进行断裂失效分析。
1、化学成分分析经线切割后，在螺栓断面接近中心处取样，按照40Cr主要成分先进行了常规5元素（C,Si,Mn,S,P）及Cr,Mo两元素的化学分析，结果(质量分数) 及标准成分（GB/T3077-1999）对照表见表1。
40Cr为低合金调质钢，淬透性高于碳钢，油淬临界直径达17-30mm，水淬临界直径30mm以上。
经调质处理后具有良好的综合力学性能，常用于在交变载荷作用下工作的重要零件。
成分分析结果显示，该螺栓的化学成分符合40Cr钢标准成分要求。
2、断口宏观形貌分析螺栓断面与螺栓轴线垂直，断口表面经过清洗后发现（如图2所示），中间部分区域已经发生氧化，在断口上不能找到明显的放射线的汇集区域。
在断口的右侧存在明显的剪切唇，所以应该属于最后的断裂区域。
在断口左下侧存在平坦区域，因此判断此处为裂纹源的位置。
3、金相组织分析图3、图4为螺栓的金相照片，其组织为回火索氏体+铁素体，铁素体呈游离块状，分布不均。
组织中块状游离态铁素体的出现，主要是由于热处理加热过程中加热温度偏低或保温时间不足，也即热处理不充分，造成部分铁素体未能完全溶解于奥氏体，并在随后的冷却过程中保留下来。
这种游离态铁素体组织属淬火欠热组织，其硬度低，强度也低，大大降低了钢的使用性能，尤其是显著降低钢的冲击韧性。
另外，金相照片还发现不少黑点存在，初步判定为夹杂或者热处理过程中脱碳造成，确切的构成可以通过区域能谱分析进行进一步的确认。
但是不管是夹杂还是石墨，都会在一定程度上割裂基体，减少承载面，降低材料力学性能，有时甚至会成为裂纹萌生源，继而不断扩展而最终完全断裂。
平均312/30.3315/30.7335/32.7344/34.0根据“GB/T 3098.1-2010紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱”要求，M22×1.5对应于10.9级规定，维氏硬度在HV320-380之间，最小拉力载荷346000N，保证载荷376000N，国标规定表面硬度允许高于芯部硬度，其最大差值为30个维氏硬度值（螺栓表面没有渗碳处理的情况）。
螺栓断裂原因分析
螺栓断裂原因的分析一般情况下，我们对于螺栓断裂从以下四个方面来分析：第一、螺栓的质量第二、螺栓的预紧力矩第三、螺栓的强度第四、螺栓的疲劳强度实际上，螺栓断裂绝大多数情况都是因为松动而断裂的，是由于松动而被打坏的。
因为螺栓松动打断的情况和疲劳断裂的情况大体相同，最后，我们总能从疲劳强度上找到原因，实际上，疲劳强度大得我们无法想象，螺栓在使用过程中根本用不到疲劳强度。
一、螺栓断裂不是由于螺栓的抗拉强度：以一只M20×80的8.8级高强螺栓为例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力载荷是20吨，高达它自身重量的十万倍，一般情况下，我们只会用它紧固20公斤的部件，也只使用它最大能力的千分之一。
即便是设备中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺纹紧固件的抗拉强度是足够的，不可能因为螺栓的强度不够而损坏。
二、螺栓的断裂不是由于螺栓的疲劳强度：螺纹紧固件在横向振松实验中只需一百次即可松动，而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次。
换句话说，螺纹紧固件在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了，我们只使用了它大能力的万分之一，所以说螺纹紧固件的松动也不是因为螺栓疲劳强度。
三、螺纹紧固件损坏的真正原因是松动：螺纹紧固件松动后，产生巨大的动能mv2，这种巨大的动能直接作用于紧固件及设备，致使紧固件损坏，紧固件损坏后，设备无法在正常的状态下工作，进一步导致设备损坏。
受轴向力作用的紧固件，螺纹被破坏，螺栓被拉断。
受径向力作用的紧固件，螺栓被剪断，螺栓孔被打成橢圆。
四、选用防松效果优异的螺纹防松方式是解决问题的根本所在：以液压锤为例。
GT80液压锤的重量是1.663吨，其侧板螺栓为7套10.9级M42螺栓，每根螺栓的抗拉力为110吨，预紧力取抗拉力一半计算，预紧力高达三、四百吨。
但是螺栓一样会断，现在准备改成M48的螺栓，根本原因是螺栓防松解决不了。
螺栓断裂，人们最容易得出的结论是强度不够，因而大都采用加大螺栓直径强度等级的办法。
汽车连杆连接螺栓断裂失效分析
［ １ ］ 徐镇宇 ，邱宣怀．机械零 件 ［ Ｍ］ ．北京 ： 高 等教育 出版
社， ２ ０ ０ ７ ．
４ 结 语
本 文介 绍 了运 用 试 验 和数 理 统 计 方 法 ， 同时
［ ２ ］ 张琼敏．发动机缸盖螺栓拧 紧工艺研究 ［ Ｊ ］ ．汽车制造
谭 莹 莫 明珍 （ 广东出入境检验检疫局 ， 广州
５ １ ０ ６ ２ ３ ）
宋 贞桢 （ 中 联 重 工 科 技 发 展 有 限公 司 ， 长沙 ４ １ ０ ２ ０ ５ ）
【 摘要】 观分析、 断口Ｓ Ｅ Ｍ分析、 化学成
业， ２ ０ ０ ５ （ １ ０ ） ： １ ９ － ２ ２ ．
［ ３ ］ 谢立新 ，曾思智 ， 梁洪．试验确定发动机连杆螺栓合理 扭矩［ Ｊ ］ ．硅谷 ， ２ ０ １ １ （ ３ ） ： １ ５ ３ ．
结合物理验证完成 了缸体合箱工艺 的设计 ， 为类
似 的工 艺方 案设 计提 供 了新 的思路 和方 法 。
【 关键词 】 连杆 螺栓 失效分析 汽车
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ － ４ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． １ ５
过程 中 ， 连接 连杆 体 和连 杆 盖 的螺 栓 发 生 了断 裂 。
０ 引 言
ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ －
SCM435螺栓断裂失效分析
s261体视显微镜下对断口进一步观察，断面干净、色泽呈亮灰色、结构粗糙，可观察到断裂的起源位于螺栓的近表面应力集中处，裂纹快速扩展区及剪切唇都明显可见，具有脆性断裂的典型特征。
图3所示为螺栓断口体视显微形貌。
用JSM-IT300扫描电镜对断口进行观察分析，断1#与断2#裂纹源位置相同，但裂纹源处并未发现有非金属夹杂等其他缺陷，整个断口都呈沿晶断裂，属脆性断裂。
图4、图5所示为断口扫描电镜形貌。
（3）化学成分分析 用ARL4460直读光谱仪对4根螺栓进行化学成分分析，螺栓化学成分如表1所示。
结果表明，2根失效螺栓化学成分与2根未失效螺栓化学成分基本一致，且都符合标准规定。
（4）微观组织检验 将1#断裂螺栓和4#未断螺栓切据后加工成金相试样，用4%硝酸酒精腐（a ）断裂1 （b ）断裂2图3 螺栓断口体视显微形貌图4 1#断口扫描电镜形貌有微小次生裂纹，呈沿晶断裂特征。
1#和4#螺栓都呈现回火马氏体组织，马氏体位向特征明显，马氏体板条界和板条内部析出大量细小的碳化物颗粒。
组织中也存在一定数量的大颗粒碳化物，该碳化物尺寸在1μm 左右，为奥氏体化时未溶碳化物，如图6、图7所示。
（5）维氏硬度检测 将1#断裂螺栓沿中心纵向剖开（见图8），在维氏硬度试验机上进行硬度检测，结果（见表2）未见异常，符合标准要求。
（6）非金属夹杂物金相评级检验 按GB/T10561—2005规定A 法对1#、4#螺栓进行非金属夹杂物评级。
从夹杂物评级中未（a ） （b ）图1 1#断裂螺栓的宏观形貌（a ） （b ）图2 2#断裂螺栓的宏观形貌蚀，在金相显微镜和扫描电镜下观察，1#试样在裂纹源处发现（a）（b）（c）（d）图6 1#螺栓次生裂纹形貌和扫描电镜组织形貌（a）（b）图7 4#螺栓扫描组织形貌图8 1#螺栓硬度检测部位表2 1#螺栓硬度检测结果（HV）位置Min Max平均纵向404418410.9横向405416408.6图5 2#断口扫描电镜形貌表1 螺栓化学成分（质量分数）（%）螺栓C Si Mn P S Cr Mo Al 1#（断裂）0.370.230.750.0170.0020.990.190.029 2#（断裂）0.380.220.770.0160.0020.980.180.031 3#（未断裂）0.370.250.760.0170.0020.980.190.030 4#（未断裂）0.360.240.760.0170.002 1.000.180.031图9 1#断裂螺栓氢析出曲线图10 4#未断螺栓氢析出曲线断裂特征。
悬置螺栓断裂失效分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Based on the analysis of fracture, chemical composition, mechanical properties, tightening performance and other aspects of comprehensive verification, this paper analyzes the cause of the suspension bolt fracture of a certain automobile. The results show that the bolt is overload fracture caused by the change of friction coefficient.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：suspension bolt; overload fracture; friction coefficient; axial force摘要：本文从断口分析、化学成分、机械性能、拧紧性能等方面开展综合验证，分析了某汽车悬置螺栓断裂原因。
结果表明，该螺栓为摩擦系数变化引起的过载断裂。
关键词：悬置螺栓；过载断裂；摩擦系数；轴向力中图分类号：TG142.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7204(2020)03-0180-04悬置螺栓断裂失效分析Fracture Failure Analysis for Suspension Bolt庞院，王福平，马秋，郭秋彦，袁成逸（浙江吉利汽车研究院有限公司，宁波 315336）PANG Yuan, WANG Fu-ping, Ma Qiu, GUO Qiu-yan , YUAN Cheng-yi (Zhejiang Geely Automobile Research Institute, Ningbo 315336)引言汽车悬置螺栓的作用是将动力总成与车体连接在一起，是整车装配中非常重要的紧固件。
螺栓断裂分析报告
螺栓断裂分析报告一、引言螺栓是一种常见的连接元件，在机械设备和结构工程中得到广泛应用。
然而，螺栓在使用中可能会发生断裂，给机械设备和结构的安全运行带来隐患。
本报告旨在对螺栓断裂进行分析，并提供解决方案，以确保设备和结构的安全性。
二、螺栓断裂原因分析1.质量问题：螺栓断裂可能是由于螺栓本身存在质量问题所致，如材料强度不符合标准、制造工艺不良等。
为此，应关注螺栓的采购渠道和制造工艺，并严格按照相关标准进行选择和检测。
3.腐蚀问题：腐蚀是导致螺栓断裂的常见原因之一、在潮湿、酸性或碱性环境中，螺栓易受到腐蚀，使其材料的强度降低。
因此，在腐蚀环境中应选择抗腐蚀性能良好的螺栓材料，并进行定期维护保养。
4.紧固力不均匀：不正确的紧固力分布可能导致螺栓在负载过程中承受不均匀的力，从而引发断裂。
在安装过程中，应根据设备或结构的要求，采用正确的紧固力分布方案，并进行定期检查和调整。
三、螺栓断裂的解决方案1.优化选材：根据设备或结构的负荷、工作环境等要求，选择合适的螺栓材料。
关注材料的强度、韧性、抗腐蚀性等指标，并遵循标准进行选材。
2.合理设计螺栓连接：根据实际负荷情况和工作要求，合理选用螺栓的规格、数量和布置方式，并确保紧固力的均匀分布。
在设计过程中，可以借助有限元分析等工具来验证螺栓连接的安全性。
3.定期检查和维护：对于暴露在恶劣环境中的螺栓，应定期进行检查和维护，特别是针对腐蚀环境。
清洁螺栓表面，涂覆抗腐蚀涂层，必要时更换受损螺栓，以延长其使用寿命。
4.强化管理和培训：通过建立规范的螺栓管理制度和培训机制，提高操作人员的专业水平，加强螺栓使用和维护的知识宣传，以减少螺栓断裂的发生。
四、结论螺栓断裂是机械设备和结构工程中常见的问题，但可以通过合理选材、优化设计、定期维护和加强管理来减少其发生。
对于已经断裂的螺栓，应及时进行更换，并对其断裂原因进行调查分析，以避免类似问题再次发生。
通过以上措施的综合应用，能够提高螺栓连接的安全性和可靠性，保证设备和结构的正常运行。
螺栓断裂分析报告
高强度螺栓断裂分析曾振鹏(上海交通大学高温材料及高温测试教育部重点实验室，上海200030)摘要:采用断口分析、金相检验和硬度测定等方法，对高强度螺栓断裂原因进行了分析。
断口分析结果表明，断口平坦，呈放射状花样，微观形态主要为准解理花样，表明螺栓的断裂是脆性断裂;同时发现，在断口附近还存在横向内裂纹，内裂纹的断口形态与断裂断口一样。
金相分析表明，材料棒中存在严重的中心碳偏析，而中心碳偏析是引起断裂的主要原因。
关键词:高强度螺栓;准解理;横向内裂纹;中心碳偏析某厂生产的一批规格为M30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。
螺栓材料为35CrMoA，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39HRC。
1 检验1.1 材料的化学成分用VD25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。
从表1可以看出，材料的化学成分符合标准要求。
1.2 硬度测定硬度测定结果列于表2。
由表可见，螺栓材料硬度虽符合技术要求，但已接近上限。
1.3 材料的显微组织(1)在抛光态下，可见材料中含有较严重的夹杂物，其形态、分布见图1。
对照标准[2]，夹杂物级别为3～4级。
图1 夹杂物形态及分布状况100×图2 螺栓的显微组织280×4%硝酸酒精溶液侵蚀(2)显微组织见图2。
组织为回火马氏体+粒状贝氏体，并有少量铁素体。
从图2可明显看出，组织中存在严重偏析，出现回火马氏体和粒状贝氏体带，致使显微组织不均匀，而且在回火马氏体带中存在MnS夹杂。
对样品螺纹根部附近的组织进行了观察，未发现脱碳现象。
1.4 断口分析(1)图3a为断口的宏观形貌，断口较平坦，表面呈灰色，有明显的撕裂脊，呈放射状花样，放射线从中心向四周发射。
表明裂纹先在中心形成，然后向外扩展。
当裂纹扩展至整个横截面时，螺栓断裂。
图3 断口的宏观形貌图4 断口微观形貌(2)断口的微观形态基本上以准解理花样为主，还有一些二次裂纹，如图4所示。
发动机连杆螺栓断裂失效分析
2021年 第4期 热加工771 序言对于汽车发动机而言，连杆螺栓不仅是将螺栓头部和螺杆联接在一起的紧固件，还是联接连杆大端轴承座与轴承盖使之成一体的重要螺栓。
连杆螺栓不仅受到装配时的预紧力[1]，在发动机的运行中还要承受活塞连杆往复运动惯性力和连杆旋转离心力的交变载荷作用，而且在气缸的压缩和做功行程中，还要受到每分钟上千次交变应力的冲击[2]。
各种失效模式的研究和案例也时有报道[3-6]，对汽车用断裂螺栓进行失效分析，研究其产生故障的特征、规律及原因，可为汽车的生产、使用或维修中采取有针对性地改进和预防措施提供理论依据，防止同类故障再次发生[7]。
2020年2月，某故障发动机在拆机之后发现其中一缸的进、排气部位缸体被击穿，连杆外露，另有紧固连杆的两根螺栓发生断裂（见图1）。
通过对断裂螺栓进行失效分析，主要包括断口分析、材料鉴定、拧紧工艺排查等方面，对螺栓的整个生命周期环节做了梳理，试图从螺栓的设计、生产检测以及拧紧工艺等方面找出螺栓断裂的原因，并解决连杆螺栓断裂问题。
2 连杆螺栓2.1 化学成分分析断裂螺栓规格为M8×1.0×40-6h ，其强度等级为10.9级，螺栓材料SCM435，是JIS G4035—2003中的一种热轧钢线材，属于低合金结构用钢，主要合金元素是Cr 、Mo 。
表1列出JIS G4035—2003中SCM435化学成分标准要求和断裂螺栓的化学成分分析结果，符合要求。
发动机连杆螺栓断裂失效分析叶枫，陈旺湘，胡志豪，马照龙浙江义利汽车零部件有限公司 浙江义乌 322000摘要：故障发动机被拆解之后发现固定连杆轴瓦的两根螺栓发生了断裂，通过对断裂螺栓进行宏观观察、SEM 显微分析以及对断口附近材料进行材质分析，研究确认连杆螺栓的断裂形式、原因，并提出相关改进措施。
结果表明：连杆螺栓断裂性质属于疲劳断裂，其中一根螺栓是完全疲劳断裂，另一根是部分疲劳和部分剪切断裂。
汽车用u型螺栓断裂分析
汽车用u型螺栓断裂分析
汽车用u型螺栓断裂分析
1.断裂原因分析
汽车用u型螺栓断裂的原因可能有多种，主要有以下几种：
（1）材料缺陷：由于螺栓材料的质量不合格，或者在生产过程中出现缺陷，导致螺栓断裂。
（2）结构设计不合理：螺栓的结构设计不合理，使得螺栓在使用过程中受到过大的负荷，从而导致断裂。
（3）安装不当：螺栓安装不当，使得螺栓受到过大的负荷，从而导致断裂。
（4）使用不当：螺栓使用不当，使得螺栓受到过大的负荷，从而导致断裂。
2.断裂后的处理
（1）更换新的螺栓：如果螺栓断裂是由于材料缺陷或者结构设计不合理导致的，应该更换新的螺栓，以确保螺栓的安全性。
（2）检查安装：如果螺栓断裂是由于安装不当导致的，应该检查安装是否正确，以确保螺栓的安全性。
（3）检查使用：如果螺栓断裂是由于使用不当导致的，应该检查使用是否正确，以确保螺栓的安全性。
3.预防措施
（1）选择合格的螺栓材料：在选择螺栓材料时，应该选择合格的螺栓材料，以确保螺栓的安全性。
（2）合理的结构设计：在设计螺栓结构时，应该合理的设计，以确保螺栓的安全性。
（3）正确的安装：在安装螺栓时，应该正确的安装，以确保螺栓的安全性。
（4）正确的使用：在使用螺栓时，应该正确的使用，以确保螺栓的安全性。
螺栓断裂分析报告
螺栓断裂分析报告
报告编号：manuel-0022
报告撰写：马克·雷斯
单位：卡兰技术服务公司
报告日期：2023年5月2日
报告概要
本报告旨在对一枚M24*2.5螺栓所出现的断裂进行分析，并从中了解到断裂原因。
此螺栓在XYZ机械有限公司的机器上安装，用于安装非标准机器上部件。
机器的规格如下：
机器名称：XYZ铸造机
机器类型：单机型
机器重量：20吨
工作周期：每小时6至8小时
断裂螺栓细节
此螺栓已断裂，表明已发生抗拉破坏。
断裂点位于螺栓的头部，可以看到断口处有磨损痕迹，断口处的磨损痕迹类似毛刺。
应发现此断裂情况后，应立即停止使用。
物理检查
物理检查发现，此螺栓的尺寸为：M 24*2.5，螺纹细度为 8g/.5 吋。
金属表面粗糙度约为 7 um，表明表面没有氧化或腐蚀。
汽车表面的外观
检查，没有发现任何明显的异常或破损。
金相检查
金相检查发现，断裂螺栓的材料为钢，其中含铬(Cr)和镍(Ni)各含量
为0.54%和0.2%，硅(Si)含量为0.17%，铅(Pb)含量为0.003%。
断裂分析。
螺栓断裂分析报告
螺栓断裂分析报告摘要：本报告针对螺栓断裂现象进行了详细的分析和研究。
通过对螺栓断裂的原因、影响以及防止措施的探讨，为相关行业的螺栓使用提供了重要的参考。
本报告基于理论分析与实际案例，对螺栓断裂的破坏机理进行了深入剖析，为预防螺栓断裂提供了有益的建议。
1. 引言螺栓断裂是制造行业普遍存在的问题，对设备和生产过程的正常运行产生了严重的影响。
因此，了解螺栓断裂的原因和预防方法对确保设备和工业机械的长期运行至关重要。
2. 螺栓断裂的原因螺栓断裂的主要原因可以归结为以下几点：2.1 载荷过大：超过螺栓设计承载能力的载荷会加剧螺栓的应力，导致螺栓断裂。
2.2 腐蚀和疲劳：螺栓在潮湿或酸碱环境中易受到腐蚀，长期使用和重复加载会引起螺栓疲劳，最终导致断裂。
2.3 不合适的材料选择：选择低强度或不符合工作环境需求的材料使用螺栓，容易导致断裂。
2.4 不当的安装和紧固：螺栓的安装和紧固过程如果不正确，会影响其承载能力，增加螺栓断裂的风险。
3. 螺栓断裂的影响3.1 安全问题：螺栓断裂可能导致设备或机械的故障，对人员和生产环境造成潜在的安全隐患。
3.2 生产中断：螺栓断裂会导致设备停机和生产中断，给企业带来经济损失和生产延误。
3.3 维修和更换成本：螺栓断裂需要进行维修和更换，企业需要承担额外的成本。
4. 螺栓断裂的预防措施4.1 正确的设计和选择：根据工作环境和载荷要求，合理设计和选择螺栓材料和规格。
4.2 适当的安装和紧固：严格按照安装规范进行螺栓的安装和紧固，确保螺栓能够承受设计载荷。
4.3 定期检测和维护：定期检查螺栓的状态，及时发现问题并采取措施修复或更换。
4.4 使用防腐措施：在潮湿或有腐蚀环境的场所使用螺栓时，应采取防腐措施，延长螺栓的使用寿命。
5. 结论通过对螺栓断裂现象进行分析和探讨，我们可以得出以下结论：5.1 正确的设计和选择对于防止螺栓断裂至关重要。
5.2 安装和紧固过程必须按照规范进行，以确保螺栓可以承受设计载荷。
螺栓断裂分析报告
螺栓断裂分析报告(总9页)本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March高强度螺栓断裂分析曾振鹏(上海交通大学高温材料及高温测试教育部重点实验室，上海200030)摘要:采用断口分析、金相检验和硬度测定等方法，对高强度螺栓断裂原因进行了分析。
断口分析结果表明，断口平坦，呈放射状花样，微观形态主要为准解理花样，表明螺栓的断裂是脆性断裂;同时发现，在断口附近还存在横向内裂纹，内裂纹的断口形态与断裂断口一样。
金相分析表明，材料棒中存在严重的中心碳偏析，而中心碳偏析是引起断裂的主要原因。
关键词:高强度螺栓;准解理;横向内裂纹;中心碳偏析某厂生产的一批规格为M30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。
螺栓材料为35CrMoA，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39HRC。
1 检验1.1 材料的化学成分用VD25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。
从表1可以看出，材料的化学成分符合标准要求。
1.2 硬度测定硬度测定结果列于表2。
由表可见，螺栓材料硬度虽符合技术要求，但已接近上限。
1.3 材料的显微组织(1)在抛光态下，可见材料中含有较严重的夹杂物，其形态、分布见图1。
对照标准[2]，夹杂物级别为3～4级。
图1 夹杂物形态及分布状况100×图2 螺栓的显微组织280×4%硝酸酒精溶液侵蚀(2)显微组织见图2。
组织为回火马氏体+粒状贝氏体，并有少量铁素体。
从图2可明显看出，组织中存在严重偏析，出现回火马氏体和粒状贝氏体带，致使显微组织不均匀，而且在回火马氏体带中存在MnS夹杂。
对样品螺纹根部附近的组织进行了观察，未发现脱碳现象。
1.4 断口分析(1)图3a为断口的宏观形貌，断口较平坦，表面呈灰色，有明显的撕裂脊，呈放射状花样，放射线从中心向四周发射。
螺栓断裂原因分析
测定 值 １ （ 断）
Ｏ． ８ ８ ０． ８ ４ Ｏ． ８ Ｏ ～ｌ
测定值 ２ （ 新） ０ ． ３ ７ ０ ． ２ ０ ０ ． ５ ８ 标准值 ０ ． ３ ７— ０ ． ４ ４ ０ ． １ ７～ ０ ． ３ ７ ０ ． ５ ０～０ ８ ０
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劳扩 展弧线 ， ｉ 冬 Ｉ ２所 永
ｌ 引 言
某 型螺 栓是 保 障 年辆 安 全 运 行 的重 要 部 仆 ， 规
格 为 ＭＩ ６×５ ０ ， 强 度等级 为 ８ ． ８缴 ， 材 质为 ４ ０ Ｃ ｒ 该螺 栓 为外购件 ， 虚符 合 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ０ ９ ８ ． １—２ ０ １ ０标 准 要求 ， ｆ ｆ ＿ ｌ 往 辆 运 行 过 程 中 发生 断 裂 。为 查 找 ｚ ｎ ｇ ｃ ｔ 川ｚ 臆 卿 ・ ，
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螺栓断裂的原因分析及预防措施
1、螺栓断裂的原因：1.由于螺栓的材料导致的，假如我们选用的材料比较好了之后，那么我们的螺栓质量也就会比较好。
假如我们选用的材料比较差，那么我们的螺栓在一定程度上断裂的程度就会比较多。
2.螺栓的强度不够高导致的，由于螺栓在承受的压力如果大于螺栓的强度，那么螺栓就会很容易出现断裂的现象。
因此我们在使用螺栓的时候最好能够了解一下该螺栓所能够承受的强度是多大，这样我们就能够选择高于这个强度的螺栓，螺栓断裂的可能性也会减少很多。
3.制造不合格导致的，很多的螺栓会因为生产不合格，这样就没有办法发挥出标准螺栓的质量，在一定程度上就会导致了螺栓的断裂。
我们在生产螺栓之后一定要经过检测，这样才能够保证螺栓是合格的才进行销售，这个也是对于消费者的一种最基本的保证。
4.由于螺栓的疲劳强度导致的。
螺栓会断裂最多的因素就是由于螺栓的疲劳强度所致。
我们在使用螺栓一开始是没有什么问题的，但是在经过物件的作业之后就有可能会产生一定的松动，在松动的时候继续作业是会让螺栓的疲劳强度增大，在到达了螺栓所能够承受的范围极限，那么螺栓也就随之断裂了。
2、预防螺栓断裂的措施：1.塞加垫铁2.改进螺栓加工工艺3.改进标准节加工工艺3、螺栓的质量有螺栓的长度、规格、类别、连接形式等条件决定。
4、螺栓的预紧力矩使得螺栓受到拉应力、剪应力两种力，而预紧力的控制是为了保证法兰连接系统紧密不漏、安全可靠地长周期运行，垫片表面必须有足够的密封比压，特别在高温工况下垫片会产生老化、蠕变松弛，法兰和螺栓产生热变形，因此高温连接系统的密封比常温困难得多，此时螺栓预紧力的施加与控制就显得十分重要，过大或过小的预紧力都会对密封产生不利影响。
螺栓预紧力过大，密封垫片会被压死而失去弹性，甚至会将螺栓拧断；过小的螺栓预紧力又使受压后垫片表面的残余压紧应力达不到工作密封比压，从而导致连接系统泄漏。
因此如何控制螺栓预紧力是生产实际中必须重视的问题。
5、螺栓的抗拉强度和屈服强度决定了螺栓的强度，强度越大，通常寿命越大。
超高强度螺栓断裂失效分析
超高强度螺栓断裂失效分析摘要：螺栓作为重要的紧固件，其失效事故较多，危害极大。
其中，螺栓氢脆断裂是一种常见的失效模式。
由于氢脆主要与批次问题有关，因此危害更大。
螺纹连接是发动机部件之间最常用的连接，约占发动机连接的70%。
螺栓的应力特性决定了它是发动机的薄弱部分。
因此，连杆螺栓的失效分析和预防非常重要。
对超高强度螺栓的断裂失效进行了分析。
关键词：超高强度螺栓；断裂破坏；氢脆超高强度螺栓是经过铆接和焊接而发展起来的一种钢结构连接形式。
它具有结构简单、可拆卸、承载力大、抗疲劳、安全等优点。
因此，高强螺栓连接已发展成为工程安装的主要手段。
1例分析某轴承上使用了某种类型的高强度螺栓，其强度要求非常高。
经过5个月的生产检验合格后，发现部分螺栓螺纹处相继断裂。
该类高强螺栓为铰孔螺栓（螺纹长95mm），材质为35CrMnSiA钢，规格为M56，螺纹长235mm，强度要求符合gb/t3077-1999。
制造工艺如下：坯料电渣重熔→预处理→超声波探伤→粗加工（单边余量3～5mm）→淬火和回火处理（950℃淬火、630℃回火）→半精加工→淬火热处理（淬火温度900℃，310℃回火）→机械性能检查→完成→磁粉探伤（含螺纹）→表面油漆保护→装配目前，无损检测方法无法检测出螺栓内部0.2mm以下的微裂纹。
通过金相检验、氢含量检验和断口扫描电镜分析，对断裂的螺栓和未断裂的随机试样进行了检验，并分析了断裂原因。
2实验方法和结果2.1受试者。
试验对象为2个此类螺栓，包括断裂的铰制螺栓和1个相应的相同类型的未断裂螺栓。
2.2外观检查。
目测第一螺纹段铰制螺栓断口齐平，无塑性变形，断口垂直于轴线，为一次性脆性断裂。
断口附近有明显的腐蚀痕迹。
2.3化学成分分析。
对两个螺栓样品的化学成分进行了测试和分析。
结果表明，两个螺栓的化学成分均符合标准。
2.4氢含量检测。
对断裂铰孔螺栓和未断裂铰孔螺栓的光杆边缘、r/2和芯部进行了氢含量检测。
断裂和未断裂螺栓的光杆边缘和芯部的检测结果基本相同，r/2处的检测结果差异较大，分别为2.0×10-6和0.6×10-62.5断裂分析。
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记录号：JS-AL-紧固件-019
汽车用螺栓断裂分析
摘要：某面包车底盘下摆臂的一个紧固螺栓发生断裂。
生产厂要求分析螺栓早期断裂的原因。
扫描电镜和金相分析结果表明，送检螺栓产生了沿晶脆断，是导致螺栓早期断裂的原因。
关键词：螺栓；金相检验；沿晶断裂
材料种类/牌号：结构钢/40Cr
概述
某海狮面包车行驶约400公里时，其底盘下摆臂的一个紧固螺栓发生断裂。
螺栓生产厂将事故发生原件送中国科学院金属研究所失效分析中心，要求分析螺栓早期断裂原因。
螺栓是由一高强度标准件厂生产的，其规格为MI2X1.25X44，材料为4OCr 结构钢，螺栓经调质处理，硬度值要求为HRC34-39。
测试过程与结果 宏观检查 图1是送检实物的局部宏观像，黑箭头指螺栓断口。
在下摆臂的两个螺孔的外侧表面，各有部分黑色油漆被擦掉(白箭头指示)，但二者被擦部位不同。
对断裂螺栓的螺孔，被擦部位在图1中螺孔的上方;对末断螺栓的螺孔，被擦部位在图1中螺孔的下方。
油漆被擦说明下摆臂与通过螺栓被其紧固的拉杆座之间在两个螺孔附近出现局部相对滑动，这种相对滑动应发生在螺栓断裂之后。
图2是螺栓断口的宏观像，螺栓断裂于螺纹根部(黑箭头所示)。
整个断口可分为2部分:一部分断口与螺栓纵向基本垂直，呈黑灰色，稍显粗糙，用数字1标出;另一部分断口与螺栓纵向斜交，呈银灰色，较为光滑，用数字2标出。
断口两部分形貌的明显差异说明螺栓断裂经历了两个不同的过程。
需要说明的是，与数字2所示的断口部分相邻的螺孔也出现了部分断裂(白箭头所示)，其形貌与数字2标识的断口相近。
图1、送检实物局部宏观像 图2、螺栓断口的宏观像 用线切割万法开槽，加力将下摆臂断裂螺栓的螺孔分开，如图3所示。
螺孔内的黑色润滑油脂和黄绿色锁固剂分布均匀，螺栓上的润滑油脂和锁固剂分布也基本均匀，这说明螺孔与螺栓的齿面间润滑良好，未见局部磨损现象。
综上所述，宏观检查说明螺栓断裂应包括两个不同的断裂过碍。
螺孔与螺栓之间齿面润滑良好，未见磨损。
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图3、断裂螺栓螺孔纵向打开后的宏观像 图4、图2中部分1断口的二次电子像 断口的扫描电镜观察 将断裂螺栓从螺孔中完整取出，经丙酮清洗后放入扫描电镜中观察。
图4是图2中部分1断口的二次电子像，箭头指螺栓齿根，基本上为冰糖块状断口。
图5和图6是图4的局部放大像，大部分为脆性沿晶断口，有的晶界面上有鸡爪形纹理 (箭头所示)。
图7是图2中离部分2断口较近 (距螺栓齿根较远)的部分1断口的放大像，为等轴韧窝断口。
以上结果说明图2中部分1断口有两种微观形貌:距齿根较近处为沿晶断口，而且在沿晶断口上有时可见到鸡爪形纹理;据齿根较远处为韧窝断口。
上述这些断口特征说明该部分断口可能是氢脆断口。
用X 射线能谱仪分析了图2中部分1断口的成分，结果如图8所示，说明有硫、氯元素富集。
看来，这部分断口宏观呈黑灰色应与硫、氯元素引起的腐蚀有关。
图5、图4的局部放大象之一 图6、图4的局部放大象之二 图7、韧窝断口（二次电子像） 图8、图2中部分1断口的能谱分析曲线
中
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图9是图2中部分2断口的放大像，为拉长的韧窝断口，为剪切断裂所致，属于瞬时断裂断口。
图9 图2中部分2断口的二次电子像
断口观察说明螺栓断裂包括脆性沿晶断裂和瞬时断裂两个过程，前者可能属于氢脆断裂，而且该部分断口受到腐蚀，腐蚀介质与硫、氯有关。
后者属于瞬时断裂，系沿晶脆性裂纹扩展到一定程度之后，螺栓的剩余有效面积不足以承受实际工作载荷而被拉断。
沿晶脆性断裂的原因是否与腐蚀有关，有待结合螺栓的生产工艺、安装和使用工况作进一步分析。
化学成分的复核
据介绍，螺栓材料应为4oCr 结构钢，决定其性能的主要元素应为碳和铬。
鉴于送检螺栓尺寸较小，故仅对该螺栓中的碳元素和铬元素进行了复核，其中碳含量用红外硫碳仪测定，铬含量用X 射线能谱分析仪测定。
测量结果列于表1，表1中同时还给出了国家标准GB3077对4OCr 结构钢中碳、铬元素含量的要求。
表1断裂螺栓的碳、铬含量测量结果
C(wt％) Cr(wt％) 断裂螺栓
0.42 1.00 GB3077要求 0.37一0.44 0.80－1.10 表
1说明断裂螺栓的主要元素的含量符合有关标准的要求。
金相检验 图10是断裂螺栓的金相组织，基本为索氏体，属于正常组织。
400X 图10、断裂螺栓的金相组织（为索氏体和少量的残余奥氏体） 硬度测量 测量了断裂螺栓的洛氏硬度，结果列于表2。
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表2断裂螺栓的硬度测量结果
HRC 值 断裂螺栓
37.8，38.4，38.2 要求值
34－39
表2说明断裂螺栓的硬度均匀，符合技术条件要求。
结论
1.送检螺栓发生了沿晶脆断，是导致螺栓早期断裂的原因。
引起螺栓沿晶脆 断的原因有待进一步分析。
2.断裂螺栓的材质符合技术条件要求。
主要分析人员及单位 田继丰 中国科学院金属研究所 失效分析中心 姚戈 中国科学院金属研究所 失效分析中心 苏会和 中国科学院金属研究所 失效分析中心 资料整理人：臧启山、姚 戈 中国科学院金属研究所失效分析中心 审核人： 臧启山 中国科学院金属研究所失效分析中心 中
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