怎样合理安排螺栓失效分析中的理化检验项目

当接到一个断裂螺栓的失效分析任务时，我们首先想到的是断口。这也无可厚非，因为断口作为失效分析的重要组成部分，它以形貌特征记录了材料在载荷和环境下断裂前的不可逆变形，以及裂纹从萌生和扩展直至断裂的全部过程。然而，仅仅依靠断口分析就得出失效原因的结论是片面的，往往还要通过其它紧固件检测结果来佐证，那么如何安排理化检测项目才算合理呢，下面以一个实例加以说明。

下图为一枚8.8级的42CrMo六角螺栓断裂形貌，可见断口腐蚀严重，对断口进行除锈适当处理后，采用SEM进行观察，可见断口为沿晶特征，初步判断为沿晶脆性断裂，但是导致沿晶断裂的原因可能为氢脆、应力腐蚀、回火脆、过热过烧等，所以需要进一步通过金相组织、测氢、硬度试验、冲击模拟断口等方法来判断。

金相组织检查表明，组织正常，螺栓表面存在不完全脱碳现象；硬度试验表明，硬度为38HRC，远远超过了8.8级规定的硬度上限值34HRC，这就可能是发生脆断的直接原因；冲击模拟断口试验再次证明，该螺栓不存在回火脆性；氢含量测定结果表明，螺栓断口附近存在一定含量的氢。综上所述，螺栓断裂的直接原因为硬度超标，在应力集中和一定氢含量的共同作用下发生了氢脆致断。

因此，只有通过合理安排紧固件检测项目，才能有效帮助查找上述断裂螺栓的失效原因。

图1  断裂螺栓外观形貌

图2  断口源区宏、微观形貌，沿晶特征+二次裂纹

图3  冲击模拟断口微观形貌，韧窝特征