辽宁紧固件​常见的失效模式与特征

辽宁紧固件作为机械制造领域和工程领域零部件装配中较为常见和基础的一种配件，在紧固结构中发挥着巨大的作用。

对于紧固件在其生产、装配、使用和维修过程中，由于各种因素的影响造成其早期失效时发生。

对于紧固件常见的失效模式分为淬火开裂、过载断裂、扭转剪切断裂、横向剪切断裂、疲劳断裂、氢脆断裂、腐蚀破坏、蠕变失效及滑牙失效。

1.淬火开裂

螺栓进入调质处理制程，首先需要进行淬火处理，由于工艺不当，采用水淬或淬火油水分都会产生淬火裂纹。

出现淬火裂纹一般与结构设计不合理，如头下R角太小、材料选择不当或材料缺陷、预热处理方式、淬火加热温度和速度、淬火冷却速度、回火方式等。

通常淬火裂纹发生在头部棱角，杆部纵向，杆部横向螺纹牙底等位置，上图所示的纵向淬火裂纹。

淬火开裂分组织应力和热应力产生的；组织应力是内压外拉，切向力大于轴向力；而热应力是内拉外压，并且轴向力大于切向力。

2.过载断裂

螺栓装配及使用过程，发生的瞬时断裂的现象，其超出螺栓承受能力发生螺栓失效的现象。根据过载断裂形式分为韧性过载断裂与脆性过载断裂；根据装配所受摩擦特性的不同分为低摩擦拉伸断裂与高摩擦扭转断裂。

2.1韧性过载断裂

发生韧性断裂显著的特征是在断裂处出现明显的缩颈现象，类似杯锥状，装配过程出现一般为摩擦系数过低或硬度过低。

对于韧性断口一般表现为：

断口表面粗糙，色泽灰暗，呈现纤维状；

肉眼可见的塑性变形，断口边缘呈45°的剪切唇；

微观特征表现有大量的韧窝。

2.2脆性过载断裂

发生脆性断裂显著的特征是在断裂处没有明显的塑性特征，与一般的脆性断裂类似，装配过程出现一般摩擦系数较高或硬度较高。

对于断口一般表现为：

无明显的塑性变形；

断口呈放射状，人字花样；

微观特征表现解理，河流花样，舌状花样，沿晶脆断，沿晶韧窝。

3.扭转剪切断裂

当螺栓拧入螺纹孔有异物阻塞或漏装被连接件等一些情况，阻止螺纹运动，造成扭转剪切受力。发生断裂位置与正常过载断裂位置一致，应力集中点易发生断裂。

对于强度高的螺栓断口一般表现为：

轴向不发生塑性变形；

断口光滑，有明显的扭转痕迹，终断口位置较明显。

4.横向剪切断裂

当螺栓承受较大的横向载荷，如果螺栓选用不当或螺栓未打紧等，在外载的作用致使被连接件产生滑移，在滑移位置形成剪切断口 。

5.疲劳断裂

疲劳断裂是在交变应力作用下造成的，紧固件通常发生疲劳断裂的位置，一般集中在头下R角处，螺纹与螺杆交汇处，螺纹啮合的一颗牙纹处。对于断口样貌包括疲劳源区，扩展区和瞬断区判别方法：

有向外辐射的疲劳台阶和放射棱线；

微观有明显撕裂样貌。

6.氢脆断裂

氢脆断裂失效是在实际应力远低于材料抗拉强度的条件下，经过使用一段时间后仍会发生的零件实然破断失效。

氢脆宏观断口有一般可见的放射棱线、无宏观的塑性变形、断口齐平、结构粗糙、色泽灰亮；氢脆断裂微观形貌主要为沿晶断裂，晶粒表面存在撕裂棱（爪状纹 ）；有的氢脆断口为准解理．紧固件的强度与硬度越高，氢脆的倾向越大。

一般认为，当硬度小于HRC35时，氢脆倾向明显减小，在严重氢脆环境下，须小于22HRC。

7.腐蚀破坏

螺栓长期服役后发生严重的锈蚀无法分解、螺栓表面由于环境腐蚀形成腐蚀坑并诱发疲劳断裂等均为常见的腐蚀断裂形式。

按腐蚀破坏的方式分为：均匀腐蚀、局部腐蚀及腐蚀断裂。

均匀腐蚀是作用在整个金属表面上，腐蚀速率大体相同；

局部腐蚀说腐蚀在一定的区域发生，而腐蚀断裂是由腐蚀产生的断裂。

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