金相分析

將斷裂螺栓沿軸向剖開制成金相試樣，用4%硝酸酒精溶液腐蝕，其螺紋底部無折疊缺陷，牙頂有輕微折疊，表面碳勢正常，如圖12-8所示。

圖12-9 所示為螺栓心部組織，為回火索氏體和少量鐵素體。

圖12-8  螺紋處表層金相組織                圖12-9 螺栓心部金相組織

螺栓斷口無宏觀塑性變形，斷口微觀形貌以冰糖狀沿晶斷裂為主，晶面上有大量雞爪痕撕裂紋，為典型的氫脆斷口形貌；結合氫含量檢測可判定該螺栓斷裂性質為氫致延遲斷裂。

氫脆斷裂是緊固件產品失效比較常見的形式，零件在低于材料屈服極限的靜應力作用下導致的突發斷裂，具有極大的破壞性，它是由于氫滲入金屬內部導致的損傷。

對斷裂殘件進行氫含量測定，該螺栓材質中氫含量較高，且邊緣高于心部，說明已有大量氫滲入螺栓內部。

對于12.9級高強度螺栓，氫含量達到6ppm以上就有可能引發氫脆，而該螺栓氫含量已遠高于氫脆敏感值。

影響氫脆的因素主要有：鋼的含碳量、顯微組織、鋼的強度及所受應力等。鋼的強度越大，所受應力越大則氫脆敏感性就越高，特別是12.9級高強度螺栓，其氫脆敏感性遠高于10.9級螺栓。

斷口附近螺紋面上局部氧化層剝落處可見針孔狀形貌，說明螺栓曾被酸性介質腐蝕，導致氫滲入其中，這是導致螺栓氫脆斷裂的根本原因。此外，通過分析還發現螺栓氫濃度較高，說明螺栓經過長時間滲氫和氫擴散過程。

根據以上分析，可以得出如下結論與啟示：

(1) 螺栓的斷裂性質是氫致延遲斷裂。

(2) 建議廠商及使用方追溯螺栓生產、使用流程，排查可能接觸酸性介質的環節。

(3)  建議在生產和使用過程中，高強度結構鋼螺栓避免接觸酸性介質。

  （4） 如果使用環境可能接觸酸性介質，建議選用不銹鋼螺栓。