双头螺栓失效分析
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。
螺栓失效分析课件
质量保证部
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质量保证部
2019/9/20
自主培训
螺栓失效分析
质量保证部
杨和宇 2013年12月19日
目录
一 失效分析简介 二 螺栓失效分析基本方法 三 分析实例
质量保证部
2
一、失效分析简介
1.失效定义 一个零件或部件不能履行设计赋予它规定的功能，称该零件或
部件失效。 a.完全不能工作； b.可以工作，但不能令人满意地完成预期的功能； c.受到严重损伤不能可靠而安全的连续使本方法
2.螺栓失效的断口分析 断口示意图
质量保证部
三、分析实例
Mazda6轮辋螺栓行驶中断裂分析 发生条件： 现场情况： 分析结论：螺栓疲劳断裂的原因是轮毂螺栓松动，导致螺栓工作中承受 异常弯曲疲劳载荷而断裂。轮毂螺栓松动的原因可能是装配力矩控制不 当导致，或者螺栓和螺母的加工和配合精度等问题。 改善措施：
质量保证部
一、失效分析简介
3.失效分析的意义 机械产品设计者的主要任务，是为社会提提供质量好、寿命长、成
本低的产品。一种新产品的诞生，开始并不是完美的，多少会存在各种 大小不同的问题，这在设计、制造中可能难以发现，往往只有在使用中 才能充分暴露。为此，设计、制造者必须针对产品使用中出现的失效进 行仔细分析，找出问题的症结，重新改进设计、制造。再投入使用，发 现问题，再改进，这个循环过程也许要反复进行多次。因此，失效分析 是机械产品的质量由不完善走向完善的必经之路，是机械产品可靠性设 计重要的一环。
案例一螺栓失效分析
案例一螺栓断裂失效分析某螺栓生产厂家生产的螺栓在用户使用过程中发生断裂，为分析螺栓断裂原因，进行了化学成分测试、金相组织观察、螺栓断口观察、能谱测试以及硬度测试等，并对螺栓断裂做出了结论。
1、化学成分分析螺栓成分分析采用成分分析仪，正常断裂、异常断裂螺栓成分见表1,从表中可以看出正常断裂螺栓与异常断裂螺栓成分都符合GB/T3077-1999《合金结构钢》中对45Mn2钢的要求。
表1材料化学成分分析结果(质量分数，% )2、金相组织分析取平行于断裂截面的试样，打磨、抛光并观察其组织形貌。
下图1(a)、1(b)所示为正常断裂螺栓与异常断裂螺栓的金相组织形貌，从图中可以看出螺栓金相组织均为回火马氏体。
(a.)正常断裂螺栓；(b)异常断裂螺栓图1螺栓金相组织形貌3、宏观断口形貌分析正常断裂螺栓、异常断裂螺栓宏观断口形貌如图2(a)、2(b)所示。
由图可知两个螺栓均从中心起裂，裂纹向四周扩展。
正常断裂螺栓与异常断裂螺 tiSf 裂纹源、扩展区、瞬断区三个部分，正常断裂螺栓扩展区面积 811^，瞬断区面积则比异常断裂螺栓小。
这与异常断裂螺栓应力(比正常断裂螺栓断裂应力(215KN)小相吻合。
同时正常断裂螺栓断以蜃船)4、微观断口形貌分析图3所示为正常断裂螺栓与异常断裂螺栓断裂截面裂纹源附近的微 从图邵皆辍看岀正常断裂螺栓组织较为平整，而异常断裂螺栓中心附近可 昊簾爵的微孔。
图4所示为夹杂物所在位置，图5为夹杂物能谱分析图, 壽舅对应的元素分析表，从表中可以看出夹杂物中主要元素为0、Si,并存、Al 、Ca 元素，其中0元素的含量很大，故较杂物主要为Si02,常断裂螺栓在裂纹源附近呈凹陷(a)正图2螺栓(b)异常断裂 螺栓Mg 0>(a)、(b)为正常断裂螺栓；(c)、(d)为异常断裂螺栓；(d)图中三角形标记为 能谱点图3螺栓断&显微形貌图4夹杂物能谱分析表2夹杂物能谱测试化学成分元素 C0 Mg Al Si Ca Fe 重量百分比2. 95 39. 482. 36 5. 84 22. 10 2. 10 25. 18 原子百分比5. 6857. 172. 255. 0218. 231.2110.445、显微硬度分析取平行于断裂界面的试样，磨样、抛光并从表层到中心每隔1mm 测量其显 微硬度。
双头螺栓失效分析
图2 螺栓断口低倍形貌12×图3 微观断口形貌1200×
2.2 化学成分分析
在失效件的六角杆部位取样,用光谱进行化学成分分析,其结果(质量分数)符合标准要求,见表1。
2.3 硬度测定和金相检验
对失效件(1号组试样)和按要求除氢后同批零件(2号组试样)的六角面分别进行硬度测试,其实测值均为39～41HRC,略高于32～39HRC技术要求值。
在失效件断口附近取样观察其显微组织,其组织为有明显马氏体位向的回火托氏体,未发现白点和发纹,与2号组试样组织相同。
2.4 氢脆验证试验
为测试失效件是否存在游离氢,即用预载荷试验/平行支承面法进行氢脆试验。
2.4.1 试验方法
取1号组试样三件,另在同批已按要求除氢的螺栓中任意选取2号组试样3件。
预载荷试验在夹具上进行。
使试件承受屈服点以内的相应扭矩,按技术要求,其施加的最大扭矩为6.6Nm,并在此扭矩下保持72h以后,检查试件是否发生破坏。
2.4.2 试验结果
1号组试样在试验结束时已发生断裂,其低倍断口与图2相同,在扫描电镜1200倍下观察,其微观组织与图3相同,为冰糖状沿晶脆性断裂。
2号组三件试样至试验结束均未发生破坏,用加大扭矩实施人为破坏至试件断裂,其断口见图4,整个断面较灰暗,呈纤维状,螺栓断裂时产生较大的塑性区域,扫描电镜放大照片显示主要由韧窝组成,见图5。
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一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件
一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件合金双头螺栓是一种常用的连接元件，在许多行业中广泛应用。
由于各种原因导致的过扭矩断裂事件时有发生，给工程安全和生产带来了极大的威胁。
本文将以一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件为例，分析其原因和解决方案。
该事件发生在一家汽车制造厂。
在该厂的生产线上，一名工人正在使用合金双头螺栓将发动机和底盘连接。
由于生产进度紧张，工人迫于时间压力，使用了过大的力气进行拧紧。
结果，在拧紧过程中，螺栓突然断裂，导致连接松动，严重影响了生产进度和质量。
经过调查分析，我们发现造成这起过扭矩断裂事件的原因有以下几点：1. 工人操作不当：工人在使用过程中没有准确掌握螺栓的扭矩标准，通过主观感受和力气拧紧，导致扭矩过大。
2. 时间压力：由于生产进度紧张，工人在拧紧螺栓时没有足够的时间进行细致的操作，加之存在生产线连续作业的需求，导致工人过于匆忙。
3. 螺栓质量问题：在该事件中，可能存在螺栓的质量问题，即螺栓本身可能存在制造缺陷，导致其承受能力不足，难以满足拧紧要求。
针对以上问题，我们可以采取以下解决方案：1.加强员工培训：应加强对工人的培训，提高其操作技能和安全意识，让他们清楚掌握螺栓的扭矩标准，避免使用过大的力气拧紧。
2.优化生产流程：对于生产线上的工艺流程进行科学合理地优化，确保工人有足够的时间进行螺栓的装配和拧紧，减少时间压力对操作质量的影响。
3.加强质量管控：厂家在生产过程中应采用更严格的质量检测方法，对螺栓进行全面检验，确保其质量合格。
加大对螺栓生产环节的监管，减少制造缺陷的发生。
对于合金双头螺栓的设计和制造方面，也可以加强研发和控制，提高其承载能力和安全性能。
可以使用更高强度的合金材料制作螺栓，提高其抗拉强度和抗疲劳性能。
合金双头螺栓过扭矩断裂事件是一起由多个原因引发的事故。
通过加强员工培训、优化生产流程和加强质量管控等措施，可以最大程度地预防和减少类似事件的发生，确保工程安全和生产质量。
某高架桥高强度螺栓断裂失效分析
某高架桥高强度螺栓断裂失效分析
孟海燕;袁凯琴;刘刚
【期刊名称】《电镀与精饰》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】高架桥用42CrMoA高强度双头螺栓在服役期间发生螺纹断裂现象,通过外观检查、化学成分分析及扫描电镜分析等手段,对其断裂原因进行了分析。
结果表明,螺栓在冶炼过程中成分控制不严,在安装中质量不达标,紧固力不均匀或预紧力不足造成螺栓在螺纹处出现缝隙或间隙,在腐蚀环境下发生缝隙腐蚀。
在闭塞腐蚀电池及应力集中作用下加速溶解金属基体,在缝隙腐蚀的阳极端部形成裂纹源。
裂纹在腐蚀和疲劳的双重作用下,使裂纹不断向纵深扩展,直至螺栓断裂。
安装质量不达标且冶炼工艺控制不严是引发螺栓断裂的关键因素。
【总页数】9页(P70-78)
【作者】孟海燕;袁凯琴;刘刚
【作者单位】南昌航空大学科技学院;南昌航空大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ153.15
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一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件
一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件在工程施工中，螺栓是一种非常常见的连接件，用于连接各种构件。
在实际使用过程中，螺栓由于受力过大或者其他原因可能发生断裂，给工程安全带来严重隐患。
本文将就一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件进行分析和讨论。
事件概况某工程项目在进行连接件的安装过程中，采用了合金双头螺栓，连接的构件受到了较大的振动和扭矩。
在使用过程中，出现了螺栓突然断裂的情况，导致构件的连接失效，给工程安全带来了严重影响。
事件分析针对上述螺栓断裂事件，我们从以下几个方面进行分析：1. 材料质量合金双头螺栓作为连接件，其材料质量是非常重要的，直接关系到其承载能力和使用寿命。
如果材料质量存在问题，可能导致螺栓在受力过程中发生断裂。
需要对螺栓的材料质量进行严格把控，确保其符合相关的标准要求。
2. 安装质量螺栓的安装质量也是非常重要的，如果在安装过程中存在过大的扭矩或者安装不到位等问题，就可能导致螺栓在使用过程中发生断裂。
在进行螺栓安装时，需要严格按照相关的规范和要求进行操作，确保每个螺栓都能够安装到位，受力均匀。
3. 受力情况螺栓在使用过程中所受到的受力情况也是导致断裂的重要原因。
如果螺栓受到超负荷的扭矩或者振动，就可能导致其发生断裂。
在设计和选型时，需要充分考虑螺栓所受力的情况，确保其能够承受相关的力学要求。
事件教训通过上述分析，我们可以得出一些事件教训，以避免类似事件再次发生：1. 严格把控材料质量，确保螺栓符合相关标准要求。
2. 在安装过程中，严格按照规范和要求进行操作，确保螺栓安装到位。
3. 充分考虑螺栓的受力情况，在设计和选型时进行合理设计。
4. 定期检查和维护螺栓连接，确保其安全可靠。
结论通过对合金双头螺栓过扭矩断裂事件的分析和讨论，我们可以看到，螺栓断裂事件可能由于材料质量、安装质量、受力情况和设计等多方面原因导致。
在使用螺栓连接件时，需要充分考虑这些因素，严格把控每一个环节，以确保连接件的安全可靠。
螺栓失效分析实验报告
螺栓失效分析实验报告1. 实验目的本实验的目的是通过对螺栓失效进行详细分析，了解螺栓失效的原因及影响因素，为螺栓的设计和使用提供参考。
2. 实验装置和材料本实验使用的装置包括一台拉力试验机和一套螺栓安装系统。
材料包括不同类型和规格的螺栓样品、扭力扳手、润滑剂等。
3. 实验方法3.1 螺栓安装根据实验要求选择不同类型和规格的螺栓，并使用扭力扳手按照标准操作将螺栓安装在试验装置中。
3.2 拉力测试在螺栓安装完成后，使用拉力试验机对螺栓进行拉力测试。
通过逐渐增加加载力，记录拉力与位移的曲线，并记录螺栓失效时的加载力。
3.3 失效分析在螺栓失效后，对失效的螺栓进行详细分析。
包括失效部位的观察和测量、螺栓材料的化学成分分析、金相检测等。
根据实验数据进行失效原因的分析并提出改进措施。
4. 实验结果与分析经过多次实验，我们获得了不同类型和规格的螺栓在拉力测试中的失效数据。
通过对失效螺栓的分析，得出以下结论：1. 失效形式：螺栓失效的形式主要包括拉断、剪断、塑性变形等。
不同类型的螺栓在拉力测试中表现出不同的失效形式，这与其材料、几何形状等特性有关。
2. 失效原因：螺栓失效的原因主要包括载荷过大、螺栓材料强度不足、螺栓安装不合理等。
其中，载荷过大是导致螺栓失效的主要原因。
3. 影响因素：螺栓失效受多个因素的影响，包括载荷大小、螺栓材料强度、安装力矩等。
这些因素互相关联，缺一不可。
5. 改进措施与建议根据实验结果和分析，我们提出以下改进措施和建议：1. 选择适当的螺栓材料，确保其强度满足实际需求。
2. 在螺栓安装过程中，严格控制安装力矩，避免过度拉伸或损坏。
3. 针对不同应用场景，选择适当的螺栓类型和规格，避免载荷过大或过小。
4. 定期对螺栓进行检测和维护，及时更换老化或损坏的螺栓。
6. 实验总结通过本次螺栓失效分析实验，我们深入了解了螺栓失效的原因及其影响因素。
实验结果对于螺栓的设计和使用都具有重要的参考价值。
在未来的工程实践中，我们将根据实验中的结论和建议来选择和使用螺栓，以确保设备和结构的安全可靠。
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图2 螺栓断口低倍形貌12×图3 微观断口形貌1200×
2.2 化学成分分析
在失效件的六角杆部位取样,用光谱进行化学成分分析,其结果(质量分数)符合标准要求,见表1。
2.3 硬度测定和金相检验
对失效件(1号组试样)和按要求除氢后同批零件(2号组试样)的六角面分别进行硬度测试,其实测值均为39～41HRC,略高于32～39HRC技术要求值。
在失效件断口附近取样观察其显微组织,其组织为有明显马氏体位向的回火托氏体,未发现白点和发纹,与2号组试样组织相同。
2.4 氢脆验证试验
为测试失效件是否存在游离氢,即用预载荷试验/平行支承面法进行氢脆试验。
2.4.1 试验方法
取1号组试样三件,另在同批已按要求除氢的螺栓中任意选取2号组试样3件。
预载荷试验在夹具上进行。
使试件承受屈服点以内的相应扭矩,按技术要求,其施加的最大扭矩为6.6Nm,并在此扭矩下保持72h以后,检查试件是否发生破坏。
2.4.2 试验结果
1号组试样在试验结束时已发生断裂,其低倍断口与图2相同,在扫描电镜1200倍下观察,其微观组织与图3相同,为冰糖状沿晶脆性断裂。
2号组三件试样至试验结束均未发生破坏,用加大扭矩实施人为破坏至试件断裂,其断口见图4,整个断面较灰暗,呈纤维状,螺栓断裂时产生较大的塑性区域,扫描电镜放大照片显示主要由韧窝组成,见图5。
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