重庆螺栓装配过程中断裂失分析

航天科工集团标准紧固件检测中心，作为紧固件检测行，积累了大量的装配过程中螺栓断裂失分析经验，已成为航空航天以及军工项目指定的紧固件失分析中心。

装配过程中螺栓断裂的原因多种多样，以下是其中一个分析案例：

断裂原因分析

1）化学成分10B33材要求，排除了因材造成螺栓断裂的因素。

2）宏观及微观分析可判断，螺栓断裂前已存在初始裂纹，在装备过程中，因初始裂纹尺寸过大，在旋紧的过程中，因承载面积较小，裂纹末端应力集中现象过大，裂纹进一步快速扩展，从而导致样品装配失稳断裂。

3）样品力学性能结果可得，样品强度、硬度均达到GB/T3098.1-2010中10.9级螺栓要求，排除了样品因机械性能较低导致样品发生断裂的原因。

4）样品金相分析可得，无异常非金属夹杂物存在，也无明显异常偏析，齿部金属流线组织较不明显，断裂位置处存在全脱碳层及沿晶分布的铁素体，会降低样品表面强度和晶间结合力，螺纹齿部无明显脱碳铁素体存在。

综上所述：螺栓的断裂模式为装配加载导致初始裂纹扩展而形成的混合型断裂，呈氧化色断口处为沿晶开裂，呈金属色处断口微观形貌呈韧窝状的韧性断裂。断裂方式可能为：裂纹起源于无螺纹杆部与头部连接处边缘位置，该部位为圆弧过渡处，应力集中应较为明显，表面有发现全脱碳层和沿晶分布的铁素体存在，在淬火冷却的过程中，马氏体膨胀大于铁素体膨胀，其表面承受较大的拉应力，因冷却速度较快，表面全脱碳层和晶界处铁素体的存在降低了晶间结合力，表面来不及塑性变形而产生淬火沿晶开裂，在随后的装配过程中，致使未达到扭紧力矩即发生断裂。