遼寧緊固件?常見(jiàn)的失效模式與特征

遼寧緊固件作為機(jī)械制造領(lǐng)域和工程領(lǐng)域零部件裝配中較為常見(jiàn)和基礎(chǔ)的一種配件，在緊固結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著巨大的作用。

對(duì)于緊固件在其生產(chǎn)、裝配、使用和維修過(guò)程中，由于各種因素的影響造成其早期失效時(shí)發(fā)生。

對(duì)于緊固件常見(jiàn)的失效模式分為淬火開裂、過(guò)載斷裂、扭轉(zhuǎn)剪切斷裂、橫向剪切斷裂、疲勞斷裂、氫脆斷裂、腐蝕破壞、蠕變失效及滑牙失效。

1.淬火開裂

螺栓進(jìn)入調(diào)質(zhì)處理制程，首先需要進(jìn)行淬火處理，由于工藝不當(dāng)，采用水淬或淬火油水分都會(huì)產(chǎn)生淬火裂紋。

出現(xiàn)淬火裂紋一般與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如頭下R角太小、材料選擇不當(dāng)或材料缺陷、預(yù)熱處理方式、淬火加熱溫度和速度、淬火冷卻速度、回火方式等。

通常淬火裂紋發(fā)生在頭部棱角，桿部縱向，桿部橫向螺紋牙底等位置，上圖所示的縱向淬火裂紋。

淬火開裂分組織應(yīng)力和熱應(yīng)力產(chǎn)生的；組織應(yīng)力是內(nèi)壓外拉，切向力大于軸向力；而熱應(yīng)力是內(nèi)拉外壓，并且軸向力大于切向力。

2.過(guò)載斷裂

螺栓裝配及使用過(guò)程，發(fā)生的瞬時(shí)斷裂的現(xiàn)象，其超出螺栓承受能力發(fā)生螺栓失效的現(xiàn)象。根據(jù)過(guò)載斷裂形式分為韌性過(guò)載斷裂與脆性過(guò)載斷裂；根據(jù)裝配所受摩擦特性的不同分為低摩擦拉伸斷裂與高摩擦扭轉(zhuǎn)斷裂。

2.1韌性過(guò)載斷裂

發(fā)生韌性斷裂顯著的特征是在斷裂處出現(xiàn)明顯的縮頸現(xiàn)象，類似杯錐狀，裝配過(guò)程出現(xiàn)一般為摩擦系數(shù)過(guò)低或硬度過(guò)低。

對(duì)于韌性斷口一般表現(xiàn)為：

斷口表面粗糙，色澤灰暗，呈現(xiàn)纖維狀；

肉眼可見(jiàn)的塑性變形，斷口邊緣呈45°的剪切唇；

微觀特征表現(xiàn)有大量的韌窩。

2.2脆性過(guò)載斷裂

發(fā)生脆性斷裂顯著的特征是在斷裂處沒(méi)有明顯的塑性特征，與一般的脆性斷裂類似，裝配過(guò)程出現(xiàn)一般摩擦系數(shù)較高或硬度較高。

對(duì)于斷口一般表現(xiàn)為：

無(wú)明顯的塑性變形；

斷口呈放射狀，人字花樣；

微觀特征表現(xiàn)解理，河流花樣，舌狀花樣，沿晶脆斷，沿晶韌窩。

3.扭轉(zhuǎn)剪切斷裂

當(dāng)螺栓擰入螺紋孔有異物阻塞或漏裝被連接件等一些情況，阻止螺紋運(yùn)動(dòng)，造成扭轉(zhuǎn)剪切受力。發(fā)生斷裂位置與正常過(guò)載斷裂位置一致，應(yīng)力集中點(diǎn)易發(fā)生斷裂。

對(duì)于強(qiáng)度高的螺栓斷口一般表現(xiàn)為：

軸向不發(fā)生塑性變形；

斷口光滑，有明顯的扭轉(zhuǎn)痕跡，終斷口位置較明顯。

4.橫向剪切斷裂

當(dāng)螺栓承受較大的橫向載荷，如果螺栓選用不當(dāng)或螺栓未打緊等，在外載的作用致使被連接件產(chǎn)生滑移，在滑移位置形成剪切斷口 。

5.疲勞斷裂

疲勞斷裂是在交變應(yīng)力作用下造成的，緊固件通常發(fā)生疲勞斷裂的位置，一般集中在頭下R角處，螺紋與螺桿交匯處，螺紋嚙合的一顆牙紋處。對(duì)于斷口樣貌包括疲勞源區(qū)，擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)判別方法：

有向外輻射的疲勞臺(tái)階和放射棱線；

微觀有明顯撕裂樣貌。

6.氫脆斷裂

氫脆斷裂失效是在實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料抗拉強(qiáng)度的條件下，經(jīng)過(guò)使用一段時(shí)間后仍會(huì)發(fā)生的零件實(shí)然破斷失效。

氫脆宏觀斷口有一般可見(jiàn)的放射棱線、無(wú)宏觀的塑性變形、斷口齊平、結(jié)構(gòu)粗糙、色澤灰亮；氫脆斷裂微觀形貌主要為沿晶斷裂，晶粒表面存在撕裂棱（爪狀紋 ）；有的氫脆斷口為準(zhǔn)解理．緊固件的強(qiáng)度與硬度越高，氫脆的傾向越大。

一般認(rèn)為，當(dāng)硬度小于HRC35時(shí)，氫脆傾向明顯減小，在嚴(yán)重氫脆環(huán)境下，須小于22HRC。

7.腐蝕破壞

螺栓長(zhǎng)期服役后發(fā)生嚴(yán)重的銹蝕無(wú)法分解、螺栓表面由于環(huán)境腐蝕形成腐蝕坑并誘發(fā)疲勞斷裂等均為常見(jiàn)的腐蝕斷裂形式。

按腐蝕破壞的方式分為：均勻腐蝕、局部腐蝕及腐蝕斷裂。

均勻腐蝕是作用在整個(gè)金屬表面上，腐蝕速率大體相同；

局部腐蝕說(shuō)腐蝕在一定的區(qū)域發(fā)生，而腐蝕斷裂是由腐蝕產(chǎn)生的斷裂。

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