车桥螺栓断裂分析报告
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。
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 －
螺栓断裂原因分析及预防
螺栓断裂原因分析及预防摘要：本文通过对失效螺栓及同批次的零件进行理化分析和无损检测。
对断裂件进行了宏观、微观断口观察、金相组织检查、硬度、化学成分、破坏拉力等一系列试验，经分析找出螺栓失效原因，并提出预防措施。
关键词：螺栓断裂回火脆化螺栓作为飞机上重要的紧固件，其发生断裂危害较大。
我厂修理过程中使用的螺栓主要为M4、M5、M6、M8和M10等规格，然而在某产品装配和停放过程中，某批次30CrMnSiA M8的螺栓先后发生脆性断裂。
引起工厂高度重视，因为螺栓发生脆断，不论是氢脆断裂，还是热处理造成的脆性断裂大都与“批次性”问题有关，涉及数量多，危害大，组织专业人员对螺栓在装配过程中及装配一段时间后发生断裂的原因进行了分析，并对后续的预防工作，提出了建议和方案。
1 宏观、微观检查对断裂螺栓进行宏观观察：发现断裂位置接近于第一扣螺纹处见（图1）。
断裂处螺纹表面未发现有明显的机械接触痕迹，如压坑、啃刀、划伤等表面缺陷，也未发现热处理表面烧蚀痕迹、螺纹变形等现象，没有局部麻点、剥蚀等缺陷。
断裂螺栓螺纹牙底呈线性起源，放射棱线粗大，断口附近无明显宏观塑性变形，断口齐平，呈暗灰色，断面粗糙，具有金属光泽（图2）。
图1断裂螺栓图2螺栓断口图3 螺栓整体形貌对裂纹断口进行观察，断口特征呈现以沿晶为主＋韧窝的混合断裂形貌，且断口源区未见冶金和加工等产生的缺陷。
对同批次的螺栓抽样进行了磁粉检测，在螺纹的根部没有发现表面或近表面裂纹，对螺栓进行X射线检测，也没有发现内部缺陷。
同批螺栓见图3。
2 材质检验2.1成份分析抽取同批次的螺栓去掉镀层后制取化学粉末，采用碳、硫联合测定仪对碳、硫含量进行了检测，利用QSN750光谱仪对其它元素进行了检测，结果见(表1)，螺栓的化学成分符合技术要求，但含碳量较高。
表1 化学成份检测结果表2.2 金相分析在靠近断口位置切取金相试样，镶嵌、磨抛、腐蚀后，显微镜对试样进行组织观察，螺栓显微组织为较粗大的回火马氏体（图4）。
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。
汽车螺栓分析
强度螺栓断裂失效分析姓名：侯建宇专业班级：材控08-2学号：200801021053摘要：针对装配现场发生的几起高强度螺栓断裂失效事故，采用金相分析、化学成分分析和力学性能测试等方法进行检测。
分析结果认为螺栓失效的原因有:(1) 螺纹成形时产生裂纹，螺栓因之而脆断；(2) 杆部与头部交接处表面脱碳、使局部强度降低而断裂；(3) 装配时扭矩过大，螺栓明显缩颈而断裂；(4) 原材料中心存在裂纹。
关键词：螺栓；裂纹；扭转；脱碳高强度螺栓是发动机紧固件中最重要的零件之一，如连杆螺栓、缸盖螺栓、主轴承盖螺栓，要求强度等级为10.9 级，有的甚至达12.9 级。
但在实际使用中，高强度螺栓( 简称螺栓) 断裂失效也时有发生。
笔者就发生在装配过程中的四起高强度螺栓断裂失效逐一进行分析。
1 195 连杆螺栓断裂失效分析195 连杆螺栓装配时断裂于螺纹处。
从断口上看，断口平直，无缩颈，几乎没有裂纹萌生区，全部为最后瞬断区。
零件供应商进行了失效分析，认为装配时连杆螺纹内夹入异物，阻碍了螺纹的拧紧，导致装配扭矩过大而断裂。
1.1断口分析由于断口表现出极大的脆性，如果是基于扭紧力矩过大而断裂，断口应表现出良好的塑性，因为拧紧时螺栓主要受扭转应力，而扭转试验的应力状态的柔性系数较大( 大于拉伸试验) ，材料易于塑性变形，而失效的螺栓并未表现出塑性。
另外，断裂源也不在齿根部，而是有所偏离。
1.2化学成分和显微组织分析螺栓材料牌号为40Cr钢，强度等级10.9级，硬度要求32〜38HRC金相组织要求1〜3级(JB/T8837-2000)。
经检验，螺栓化学成分(质量分数)符合GB/T3077-1988之规定，见表1。
显微组织为细的回火索氏体，按JB/T8837-2000评定为1级，其硬度值为34HRC和35HRC硬度和显微组织均符合技术条件规定。
经磁粉探伤未发现磁痕。
将螺栓从杆部与头部交接处纵向剖开，经金相制样、观察，结果在大部分螺纹的根部均有裂纹，即在断口附近和远离断口的螺纹处均存在裂纹，裂纹位置偏离“真正的”齿根部，裂纹的两侧无贫碳和脱碳，说明裂纹的形成与调质处理无关，见图 1 和图2。
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。
车桥螺栓断裂分析报告
车桥螺栓断裂分析报告发表时间：2017-03-29T10:45:36.903Z 来源：《基层建设》2016年36期作者：汪剑[导读]江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院江苏徐州 221007 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。
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。
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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）。
表1硬度测试结果表明，螺栓表面没有渗碳处理的前提下，表面与芯部的硬度差值分别为23
和32个维氏硬度值，基本符合GB/T 3098.1-2010中10.9级螺栓标准要求，但是心部及1/2R
处显微硬度已经低于国标要求的下限值HV320，也即此螺栓强度偏低。
5、扫描电镜、能谱分析
扫描电镜结果见图5所示，能谱分析结果见图6所示。
（1）从SEM照片中发现，试样中部区域存在明显的解理台阶，为解理断裂，边缘则出现剪切唇，因此综合判定为准解理断裂，属于脆性断裂。
（2）在SEM下没有观察到明显的疲劳条纹，说明零件服役时所受的交变载荷作用不大，疲劳断裂作用不明显。
（3）扫描电镜发现试样中含有夹杂物（如图5所示），经能谱仪对该夹杂物进行元素扫描后发现其中含有Ca、O元素（如图6所示），初步判定为CaO之类的夹杂。
（4）SEM发现，材料内部存在大量微小裂纹，且主要存在于夹杂物附近。
在交变载荷的作用下，这些微小裂纹连接并扩展，最后导致断裂。
6、结论与建议
（1）SEM及能谱分析显示，原材料中存在夹杂，且在夹杂物附近发现大量微小裂纹，即夹杂形成裂纹萌生源，在材料综合性能下降的情况下，裂纹不断扩展而最终完全断裂。
（2）该螺栓热处理不足，造成钢中存在块状游离铁素体，从而使钢材综合性能尤其是冲击韧性下降，也加快了螺栓断裂。
（3）由于没能提供详细的螺栓技术要求及标准等级，这里仅以根据“GB/T 3098.1-2010之10.9级规定做比较，该螺栓心部附近显微硬度值低于国标要求的下限值HV320，螺栓强度整体偏低。
（4）建议追踪同批次螺栓去向，做好更换工作，以免造成更多损失，同时在今后要加强原材料冶金质量的监督抽查，加强并确保材料热处理工艺的正确执行，有必要螺栓产品分批次进行质量抽查（可第三方抽查）。