當(dāng)接到一個(gè)斷裂螺栓的失效分析任務(wù)時(shí)，我們首先想到的是斷口。這也無可厚非，因?yàn)閿嗫谧鳛槭Х治龅闹匾M成部分，它以形貌特征記錄了材料在載荷和環(huán)境下斷裂前的不可逆變形，以及裂紋從萌生和擴(kuò)展直至斷裂的全部過程。然而，僅僅依靠斷口分析就得出失效原因的結(jié)論是片面的，往往還要通過其它緊固件檢測結(jié)果來佐證，那么如何安排理化檢測項(xiàng)目才算合理呢，下面以一個(gè)實(shí)例加以說明。
下圖為一枚8.8級(jí)的42CrMo六角螺栓斷裂形貌，可見斷口腐蝕嚴(yán)重，對斷口進(jìn)行除銹適當(dāng)處理后，采用SEM進(jìn)行觀察，可見斷口為沿晶特征，初步判斷為沿晶脆性斷裂，但是導(dǎo)致沿晶斷裂的原因可能為氫脆、應(yīng)力腐蝕、回火脆、過熱過燒等，所以需要進(jìn)一步通過金相組織、測氫、硬度試驗(yàn)、沖擊模擬斷口等方法來判斷。
金相組織檢查表明，組織正常，螺栓表面存在不完全脫碳現(xiàn)象；硬度試驗(yàn)表明，硬度為38HRC，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了8.8級(jí)規(guī)定的硬度上限值34HRC，這就可能是發(fā)生脆斷的直接原因；沖擊模擬斷口試驗(yàn)再次證明，該螺栓不存在回火脆性；氫含量測定結(jié)果表明，螺栓斷口附近存在一定含量的氫。綜上所述，螺栓斷裂的直接原因?yàn)橛捕瘸瑯?biāo)，在應(yīng)力集中和一定氫含量的共同作用下發(fā)生了氫脆致斷。
因此，只有通過合理安排緊固件檢測項(xiàng)目，才能有效幫助查找上述斷裂螺栓的失效原因。
圖1 斷裂螺栓外觀形貌
圖2 斷口源區(qū)宏、微觀形貌，沿晶特征+二次裂紋
圖3 沖擊模擬斷口微觀形貌，韌窩特征
