车桥螺栓断裂分析报告

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）。

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。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。

螺栓断裂原因分析

螺栓断裂原因的分析 一般情况下，我们对于螺栓断裂从以下四个方面来分析： 第一、螺栓的质量 第二、螺栓的预紧力矩 第三、螺栓的强度 第四、螺栓的疲劳强度 实际上，螺栓断裂绝大多数情况都是因为松动而断裂的，是由于松动而被打坏的。因为螺栓松动打断的情况和疲劳断裂的情况大体相同，最后，我们总能从疲劳强度上找到原因，实际上，疲劳强度大得我们无法想象，螺栓在使用过程中根本用不到疲劳强度。 一、螺栓断裂不是由于螺栓的抗拉强度： 以一只M20×80的8.8级高强螺栓为例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力载荷是20吨，高达它自身重量的十万倍，一般情况下，我们只会用它紧固20公斤的部件，也只使用它最大能力的千分之一。即便是设备中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺纹紧固件的抗拉强度是足够的，不可能因为螺栓的强度不够而损坏。 二、螺栓的断裂不是由于螺栓的疲劳强度： 螺纹紧固件在横向振松实验中只需一百次即可松动，而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次。换句话说，螺纹紧固件在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了，我们只使用了它大能力的万分之一，所以说螺纹紧固件的松动也不是因为螺栓疲劳强度。 三、螺纹紧固件损坏的真正原因是松动： 螺纹紧固件松动后，产生巨大的动能mv2，这种巨大的动能直接作用于紧固件及设备，致使紧固件损坏，紧固件损坏后，设备无法在正常的状态下工作，进一步导致设备损坏。 受轴向力作用的紧固件，螺纹被破坏，螺栓被拉断。 受径向力作用的紧固件，螺栓被剪断，螺栓孔被打成橢圆。 四、选用防松效果优异的螺纹防松方式是解决问题的根本所在： 以液压锤为例。GT80液压锤的重量是1.663吨，其侧板螺栓为7套10.9级M42螺栓，每根螺栓的抗拉力为110吨，预紧力取抗拉力一半计算，预紧力高达三、四百吨。但是螺栓一样会断，现在准备改成M48的螺栓，根本原因是螺栓防松解决不了。 螺栓断裂，人们最容易得出的结论是强度不够，因而大都采用加大螺栓直径强度等级的办法。这种办法可以增加螺栓的预紧力，其摩擦力也得到了增加，当然防松效果也可以得到改善，但这种办法其实是一种非专业的办法，它的投入太大，收益太小。 总之，螺栓是：“不松不断，一松就断。”

紧固件螺栓断裂常见原因分析

紧固件螺栓断裂的原因有多种多样,归纳来说,一般螺栓的损坏由应力因数、疲劳、腐蚀和氢脆等原因形成。 1、应力因数 超过常规应力(超应力)由剪切、拉伸、弯曲和压缩中的任一个或其组合而产生。 大多数设计人员首先考虑的是拉伸负荷、预紧力和附加实用载荷的组合。预紧力基本是内部的和静态的,它使接合组件受压。实用载荷是外部的,--般是施加在紧固件上的循环(往复)力。 拉伸负荷试图将接合组件抗开。当这些负荷超过螺栓的屈服极限时,螺栓从弹性变形变为塑性区,导致螺栓永久变形,因此在外部负荷除去时不能再恢复原先的状态。类似原因,如果螺栓上的外负荷超过其极限抗拉强度,螺栓将断裂。 螺栓拧紧是靠预紧力扭转得来的。在安装时,过量的扭矩导致超扭矩,同时也使紧固件受到了超应力而降低了紧固件的轴向抗拉强度,即在连续扭转的螺栓与直接受张力拉伸的相同螺栓相比,屈服值比较低。这样,螺栓有可能在不到相应标准的最小抗拉强度时就出现屈服。扭转力矩大可以使螺栓预紧力增大.使接合松弛相应减少。为了增加锁紧力,预紧力一般采取上限。这样,除非屈服强度和极限抗拉强度之间差异数目很小,一般螺栓不会因扭转而出现屈服现象。 剪切负荷对螺栓纵轴方向施加一个垂直的力。剪切应力分为单剪应力和双剪应力。从经验数据来讲,极限单剪应力大约是极限抗拉应力的65%。许多设计人员优选剪切负荷,因为它利用了螺栓的抗拉和抗剪强度,它主要起类似销钉的作用,使受剪切的紧固件形成相对简单的联接.缺点是剪切联接使用范围小而且剪切联接不能经常使用,因其要求更多的材料和空间。我们]知道,材料的组成成分和精度也起一定的决定性。但是,将抗拉应力转换成剪切负荷的材料数据往往却是得不到的。 紧固件预紧力影响剪切联接的整体性。预紧力越低,在与螺栓接触时接合层越易滑动。剪切负荷能力通过乘以橫平面数计算(一个剪切平面通称单剪,两个剪切平面通称双剪),这些平面应该是无螺纹螺栓的横截面。我们不提倡设计通过螺纹的剪切,因为紧固件的剪切强度可在横截面变化时被应力集中克服。在核定紧固件剪切强度时,有些设计人员采用抗拉应力面积,而另一些设计人员优选小直径截面。如果剪切联接中螺栓扭转到规定值,接触层的配合面在外未超过摩擦阻力前,不能开始滑动。增加配合面之间的摩擦可提高联接的整体性,有时候由于零件的大小及设计的需要,会限制必须使用螺栓的数目。 除了拉伸负荷和剪切负荷外,弯曲应力是螺栓经受的另一个负荷,是由不垂直于螺栓纵轴方向的、在承载面和配合面的位置的外力所引起的,从整体上来讲,紧固件联接越简单,其整体性和可靠性就越大。 2、疲劳 现在工业紧固件的有关条例,没有专门立法指示供应商必须采购符合工业标准的关键元件,特别是没有提到造成紧固件失效的主要原因一一疲劳。疲劳造成的损坏估计要占到紧固件失效的总量的85%。 螺栓中的疲劳是循环拉伸负荷的不断作用,这样螺栓受到比较小的预紧力和交变工作负荷的作用。在长期受到这类双重负荷情况下,螺栓在小于它们额定抗拉强度下就会造成失效。疲劳寿命取于加载应力循环的次数和振幅。有些受压的联接件.如压机、冲压设备和模压机械中也可能存在疲劳断裂。操作时的动力与预紧力之间产生多种复合应力。如在反复拉伸运动中,应力变化次数和振幅大小受到疲劳程度、损坏程度的影响。 典型的工业紧固件如内六角螺钉,在一定的弹性范围内,恒定地伸长和回复到原来的形状。如果受到超过正常的应力作用,超过了弹性范围,它们就会产生永久变形直到最后断裂。伸长-回复一伸长的行为称为循环。一个内六角螺钉大约可承受每天240~10°个循环(最多)。

紧固件断裂失效类型及原因分析

紧固件断裂失效类型及原因分析 前言 机器或钢结构件是由许多个零件和部件组成，这些零件和部件绝大部分是通过螺纹紧固件连接在一起的。一旦紧固失效将造成机器失灵，严重者甚至出现人员伤亡事故。由于紧固失效的常见性和潜在的严重性，所以我们应认真仔细地分析并找出紧固失效的原因，采取纠正措施，以杜绝紧固失效的发生。 紧固失效有两种，一种是螺栓断裂，被紧固零件瞬间分离，这种失效往往会造成严重的后果；还有一种是螺纹副松动和螺栓或螺母滑牙，被紧固零件出现一定范围的相互位移，造成机器部分功能失常。人们发现，及时采取措施可以避免事故的发生。如因未发现任其继续发展，螺栓和螺母终将分离，同样会引发重大安全事故。紧固失效后直观现象是螺栓断裂或螺母与螺栓分离，因此人们一般认为螺栓断裂是螺栓质量有问题，螺母松动是螺母质量不好。大家往往忽略了设计和安装中的问题。 一、剪切断裂 剪切断裂出现在螺栓只受预紧力的连接中（见图1）。剪切断口出现在螺栓杆部，位于两个被紧固零件的结合面处（见图1），断口有小面积的平整光亮剪切面。出现剪切断裂有下列原因：

图1 图2 1、设计原因 ⑴被紧固零件的结合面间摩擦系数太小或螺栓规格不够大造成预紧力F＇不够，即： fF＇＜F ( f-结合面间的摩擦系数 )此时结合面间摩擦力小于横向工作载荷F，被紧固零件出现相对滑移，螺栓承受孔壁的挤压，当挤压力足够大时螺栓被剪切断。在运动部件上因冲击力更大，所以出现的可能性也更大。为了避免这种现象的发生，在设计上可以采用减载件和台阶来承受横向载荷，使螺栓仅起纯连接作用（见图2）。 ⑵在振动工作环境下工作零件的紧固，未采用具有防松功能的紧固件。在工作一段时间后，紧固件螺纹副出现松动，螺栓夹紧力（预紧力F＇）下降，此时也将发生上述同样的结果。为了避免因松动而造成紧固失效，设计时应采用具有防松功能的紧固件，如美国施必牢防松螺母、有效力矩螺母。 2、装配原因 装配时预紧扭矩过小，造成预紧力不够，即F＇小，出现上述同样的结果。螺纹紧固件安装时的紧固力矩在钢结构设计、施工和发动机装配上作为一个重要的工艺指标被严格执行。而在其它行业就常被设计和施工单位疏忽，或是根本就无此概念。笔者在实际工作中常见到螺纹连接失效的实例，究其原因，实际上许多都是因安装扭矩不合适而造成的松脱和螺栓拉断。 螺栓和螺母组成的螺纹副在紧固时，紧固力是通过旋转螺母或螺栓（通常是螺母）而获得的，紧固力与旋转螺母所用的扭矩（安装扭矩）成正比，为了保证达到设计所需

紧固螺栓断裂分析

紧固螺栓断裂分析 摘要：通过螺栓断口宏微观形貌检测、电镜检测、金相检测、机械性能分析、化学成分分析手段，综合分析紧固螺栓断裂 性质，并分析断裂失效的原因，结果表明失效的原因可能有两点：一是酸洗过程氢进入金属内部导致氢脆；二是高温回火时导致材 料出现高温回火脆性，其中发生氢脆的可能性较大。 关键词：螺栓；氢脆；合金结构钢；高温回火脆性 1前言 发蓝处理，是将钢在空气中加热或者直接浸泡在浓氧化性溶液中，使其表面 产生极薄的氧化物膜的材料保护技术。发蓝处理在酸洗过程中，酸洗液中酸分解 后会产生H-，H-成为吸附在钢铁表面的H原子,由于H原子具有最小的原子半径，容易在钢等金属中扩散,部分H原子越过金属表面，并扩散进入金属的晶格,在应 力集中处或缺陷处富集,聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在 钢内部形成细小的裂纹被称为氢脆。氢脆敏感性与材料强度密切相关,氢脆断裂 的临界应力极限随着材料强度的升高而急剧下降。这是因为金属晶体中位错、晶界、沉淀相等氢积聚点多,在酸洗、电镀过程中易于吸H,基体内应力较大。一般 认为,抗拉强度低于1 GPa的合金钢一般不发生氢脆。 合金结构钢在450～600℃之间出现的回火脆性称高温回火脆性。出现这种回 火脆性时，钢的冲击韧性降低，脆性转折温度升高，但抗拉强度和塑性并不改变，对许多物理性能也不产生影响。引起高温回火脆性的杂质元素有P、S、B、Sn、Sb、As等。但当钢中不含Ni、Cr、Mn、Si等合金元素时杂质元素的存在不会引 起高温回火脆性。但当杂质元素含量一定时，Ni、Cr、Mn、Si元素含量愈多，脆 化就愈严重。当两种以上元素同时存在时，脆化作用就更大。高温回火脆性的脆 化速度和脆化程度均与回火温度和回火时间密切相关。温度一定时，随回火时间

螺丝柱断裂分析报告

螺丝柱断裂分析报告 螺丝柱是一种具有螺纹的连接元件，常用于固定两个或多个物体。然而，在使用过程中，螺丝柱有时会断裂，可能会导致设备的故障或事故。 因此，对螺丝柱断裂原因进行分析非常重要。以下是螺丝柱断裂分析报告。 一、断裂原因分析 1.材质问题：螺丝柱通常由金属材料制成，如不锈钢、碳钢等。如果 材质存在问题，如含有太多的杂质或存在疏松的内部结构，则容易导致断裂。 2.加工问题：螺丝柱的制造过程包括锻造、拉丝等工艺。如果加工过 程中存在问题，如温度控制不当、拉丝不均匀等，会使螺丝柱的强度不够，易于断裂。 3.设计问题：螺丝柱的设计应考虑到使用条件和负荷要求。如果设计 不合理，例如螺纹过浅或过深，坚固螺栓加力不均匀等，会导致螺丝柱承 受不了外力而断裂。 二、分析方法 1.外观观察：首先检查断裂的螺丝柱的外观状态。可以观察是否存在 明显的裂纹，以及是否有其它异常表现，如变形、熔化等。这有助于初步 判断断裂原因。 2.金相观察：将螺丝柱进行金相组织观察，可以分析其金属晶体结构 和组织状态。通过观察晶界、夹杂物等微观特征，可以推测是否存在材质 问题。

3.化学分析：利用化学分析方法，可以检测螺丝柱的化学成分。如果发现成分与标准不符，说明可能存在供应商选材问题或杂质引入问题。 4.扫描电镜观察：使用扫描电镜对断裂面进行观察，可观察到断裂面的微观形貌和细节特征。该方法能够提供螺丝柱断裂的形态和特征，为原因分析提供更精确的依据。 5.扭矩测试：通过在正常使用条件下进行扭矩测试，可以检测螺丝柱的扭矩性能。如果在测试中发现明显的扭矩异常，可以判断设计或加工问题。 三、预防措施 1.材料选择：选择质量可靠，合格标准的螺丝柱材料。避免采用质量不过关的低价螺丝柱材料。 2.加工控制：确保螺丝柱的制造过程控制到位，温度、拉丝等工艺参数符合标准要求。 3.设计合理：根据实际使用需求，合理设计螺丝柱的尺寸、螺纹参数等。确保其能够承受正常负荷下的工作要求。 4.检测监控：建立螺丝柱断裂的检测监控机制，定期检查螺丝柱的状态和使用情况，发现异常及时处理。 四、结论 螺丝柱断裂分析表明，断裂原因可能包括材质问题、加工问题和设计问题。为了预防螺丝柱断裂，应选择质量可靠的材料、加强加工控制、合理设计螺丝柱的参数，并建立检测监控机制，以及进行常规维护和检查。

螺栓断裂分析报告

螺栓断裂分析报告 摘要： 本报告针对螺栓断裂现象进行了详细的分析和研究。通过对螺 栓断裂的原因、影响以及防止措施的探讨，为相关行业的螺栓使用 提供了重要的参考。本报告基于理论分析与实际案例，对螺栓断裂 的破坏机理进行了深入剖析，为预防螺栓断裂提供了有益的建议。 1. 引言 螺栓断裂是制造行业普遍存在的问题，对设备和生产过程的正 常运行产生了严重的影响。因此，了解螺栓断裂的原因和预防方法 对确保设备和工业机械的长期运行至关重要。 2. 螺栓断裂的原因 螺栓断裂的主要原因可以归结为以下几点： 2.1 载荷过大：超过螺栓设计承载能力的载荷会加剧螺栓的应力，导致螺栓断裂。 2.2 腐蚀和疲劳：螺栓在潮湿或酸碱环境中易受到腐蚀，长期使用和重复加载会引起螺栓疲劳，最终导致断裂。

2.3 不合适的材料选择：选择低强度或不符合工作环境需求的材料使用螺栓，容易导致断裂。 2.4 不当的安装和紧固：螺栓的安装和紧固过程如果不正确，会影响其承载能力，增加螺栓断裂的风险。 3. 螺栓断裂的影响 3.1 安全问题：螺栓断裂可能导致设备或机械的故障，对人员和生产环境造成潜在的安全隐患。 3.2 生产中断：螺栓断裂会导致设备停机和生产中断，给企业带来经济损失和生产延误。 3.3 维修和更换成本：螺栓断裂需要进行维修和更换，企业需要承担额外的成本。 4. 螺栓断裂的预防措施 4.1 正确的设计和选择：根据工作环境和载荷要求，合理设计和选择螺栓材料和规格。 4.2 适当的安装和紧固：严格按照安装规范进行螺栓的安装和紧固，确保螺栓能够承受设计载荷。

4.3 定期检测和维护：定期检查螺栓的状态，及时发现问题并采取措施修复或更换。 4.4 使用防腐措施：在潮湿或有腐蚀环境的场所使用螺栓时，应采取防腐措施，延长螺栓的使用寿命。 5. 结论 通过对螺栓断裂现象进行分析和探讨，我们可以得出以下结论： 5.1 正确的设计和选择对于防止螺栓断裂至关重要。 5.2 安装和紧固过程必须按照规范进行，以确保螺栓可以承受设计载荷。 5.3 定期检测和维护对于预防螺栓断裂至关重要。 5.4 使用防腐措施可以延长螺栓的使用寿命并减少断裂风险。 综上所述，正确选择和维护螺栓，加强安装和紧固的管理，可 以有效预防螺栓断裂，提高设备和机械的运行可靠性和安全性。希 望本报告的内容可以为相关行业提供参考，促进螺栓使用的科学化 和规范化。

螺栓实验报告

螺栓实验报告 螺栓实验报告 摘要： 本实验旨在研究螺栓的力学性能，通过对螺栓的拉伸试验和剪切试验，分析螺 栓的载荷能力和破坏形态。实验结果表明，螺栓在拉伸和剪切方向上的强度差 异较大，且受力方向对螺栓的破坏方式有明显影响。 引言： 螺栓作为一种常用的紧固件，在机械工程中起着重要的作用。了解螺栓的力学 性能对于设计和使用螺栓具有重要意义。本实验通过拉伸试验和剪切试验，对 螺栓的载荷能力和破坏形态进行了研究。 实验方法： 1. 拉伸试验：选取一根标准螺栓样品，将其固定在拉伸试验机上，逐渐施加拉力，记录载荷和变形数据，直至螺栓断裂。 2. 剪切试验：选取一根标准螺栓样品，将其固定在剪切试验机上，逐渐施加剪 切力，记录载荷和变形数据，直至螺栓断裂。 实验结果： 1. 拉伸试验结果：螺栓在拉伸方向上的载荷能力较高，断裂时呈现明显的拉伸 破坏形态。载荷-变形曲线呈现典型的弹性-塑性行为，当载荷超过螺栓的屈服 强度后，开始出现塑性变形，最终导致断裂。 2. 剪切试验结果：螺栓在剪切方向上的载荷能力较低，断裂时呈现明显的剪切 破坏形态。载荷-变形曲线呈现较为线性的关系，当载荷达到螺栓的剪切强度时，螺栓迅速断裂。

讨论： 1. 螺栓的力学性能受到材料的影响。不同材料的螺栓具有不同的强度和韧性， 因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的螺栓材料。 2. 螺栓的受力方向对其载荷能力和破坏形态有明显影响。拉伸方向上的载荷能 力较高，而剪切方向上的载荷能力较低。因此，在设计中需要合理选择螺栓的 受力方向，以确保结构的安全性。 3. 螺栓的预紧力对其力学性能有重要影响。适当的预紧力可以提高螺栓的载荷 能力和疲劳寿命，但过大或过小的预紧力都会对螺栓的性能产生不利影响。 结论： 通过拉伸试验和剪切试验，我们对螺栓的力学性能进行了研究。实验结果表明，螺栓在拉伸和剪切方向上的强度差异较大，且受力方向对螺栓的破坏方式有明 显影响。因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的螺栓材料和 受力方向，以确保结构的安全性和可靠性。同时，适当的预紧力对螺栓的性能 也具有重要影响，需要在设计和使用中予以注意。

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。

案例一螺栓失效分析

案例一螺栓断裂失效分析 某螺栓生产厂家生产的螺栓在用户使用过程中发生断裂，为分析螺栓断裂原因，进行了化学成分测试、金相组织观察、螺栓断口观察、能谱测试以及硬度测试等，并对螺栓断裂做出了结论。 1、化学成分分析 螺栓成分分析采用成分分析仪，正常断裂、异常断裂螺栓成分见表1,从表中可以看出正常断裂螺栓与异常断裂螺栓成分都符合GB/T3077-1999《合金结构钢》中对45Mn2钢的要求。 表1材料化学成分分析结果(质量分数，% ) 2、金相组织分析取平行于断裂截面的试样，打磨、抛光并观察其组织形貌。 下图1(a)、 1(b) 所示为正常断裂螺栓与异常断裂螺栓的金相组织形貌，从图中可以看出螺栓金相组织均为回火马氏体。 (a.)正常断裂螺栓；(b)异常断裂螺栓 图1螺栓金相组织形貌

3、宏观断口形貌分析 正常断裂螺栓、异常断裂螺栓宏观断口形貌如图2(a)、2(b)所示。由图可知

两个螺栓均从中心起裂，裂纹向四周扩展。正常断裂螺栓与异常断裂螺 tiSf 裂纹源、扩展区、瞬断区三个部分，正常断裂螺栓扩展区面积 811^，瞬断区面积则 比异常断裂螺栓小。这与异常断裂螺栓应力( 比正常断裂螺栓断裂应力(215KN)小相吻合。同时正常断裂螺栓断以蜃船) 4、微观断口形貌分 析图3所示为正常断裂螺栓与异常断裂螺栓断裂截面裂纹源附近的微 从图邵皆 辍看岀正常断裂螺栓组织较为平整，而异常断裂螺栓中心附近可 昊簾爵的微孔。图4所示为夹杂物所在位置，图5为夹杂物能谱分析图, 壽舅对应的元素分析表，从表中可以看出夹杂物中主要元素为0、Si,并存 、Al 、Ca 元素，其中0元素的含量很大，故较杂物主要为Si02, 常断裂螺栓在裂纹源附近呈凹陷 (a)正图2螺栓(b)异常断裂 螺栓 Mg 0>

一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件

一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件 双头螺栓是一种非常常见的紧固件，它通常用于连接多个部件或者结构。尽管这种螺 栓具有很高的强度和可靠性，但在实际使用过程中，仍然可能发生断裂的情况。而过扭矩 是其中一个可能导致双头螺栓断裂的原因之一。今天，我们就来谈一谈一起合金双头螺栓 过扭矩断裂的事件。 在某工程项目中，一起合金双头螺栓过扭矩断裂的事件引起了管理层的高度重视和工 程技术人员的深入研究。这次事件发生在一座桥梁工程上，该桥梁是一项重要的公路交通 工程，连接了两个交通要道，对当地的通行和交通安全具有至关重要的意义。而桥梁的安 全性和稳定性则直接关系到这两个交通要道的畅通和周边地区的经济发展。这次双头螺栓 断裂事件的发生，给工程项目带来了严重的后果和隐患。 据初步调查，这次双头螺栓断裂事件发生在桥梁的主要承重结构上。而在这座桥梁工 程中，一起合金双头螺栓被广泛地应用于各个连接部位，以确保整个桥梁结构的牢固和稳定。在这起事件中，一根连接部位的双头螺栓在扭矩加载时突然断裂，导致了该连接部位 的不稳定和结构的脆弱。经过分析，工程技术人员判断这次双头螺栓断裂事件的原因是由 于过扭矩造成的螺栓强度降低和螺栓材料的损伤。 在此次事件发生后，工程项目团队立即展开了全面的调查和分析工作。他们首先对全 部双头螺栓的安装和拧紧过程进行了逐一检查和记录，希望能够找出过扭矩的可能出现情况。经过初步调查，他们发现在桥梁主要承重结构的部分连接节点上，存在着扭矩加载不 均匀和超载的情况。这种情况导致一部分双头螺栓在使用过程中受到了超负荷的扭转力， 从而损坏了螺栓的材料和结构，最终导致了螺栓的断裂。 在确定了双头螺栓断裂的原因后，工程项目团队立即采取了一系列应对措施，以确保 桥梁工程的安全和稳定。他们对所有连接节点上的双头螺栓进行了重新检查和调整，确保 了螺栓的扭矩加载均匀和符合规定的扭矩范围。他们加强了对双头螺栓的安装和使用培训，提高了施工人员对于双头螺栓扭矩加载的重视和规范化程度。他们还对整个桥梁工程的结 构强度和稳定性进行了全面检查和评估，以找出潜在的安全隐患和问题，并及时进行了整 改和修复。 通过对这起一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件的调查和处理，工程项目团队得出了一 些有益的经验和启示。双头螺栓的安装和使用过程需要非常严格的规范和标准，任何超载 和过扭矩的情况都必须及时识别和处理。施工人员的操作技能和规范意识对于双头螺栓的 安装和使用至关重要，需要进行全面的培训和教育。对于重大工程项目，需要建立完善的 安全管理和监控体系，以及保障措施和紧急预案，及时应对和处理可能出现的安全隐患和 问题。

螺栓断裂文档

螺栓断裂 引言 螺栓是一种常用的紧固件，广泛应用于各个领域，如机械制造、建筑工程、汽车制造等。然而，螺栓的断裂是一种常见的故障，会导致设备的停工和安全隐患。本文将探讨螺栓断裂的原因、预防措施以及处理方法，以期提高螺栓的可靠性和安全性。 螺栓断裂的原因 螺栓断裂的原因复杂多样，主要包括以下几个方面： 1. 过载 当螺栓承受超过其承载能力的载荷时，会发生断裂现象。这可能是由于设计不合理、材料不符合要求或者使用过程中的意外超载造成的。因此，在设计和使用过程中，需要对螺栓进行充分的强度计算和载荷分析，合理选择螺栓材料和尺寸，以避免超载断裂。

2. 疲劳 螺栓在长时间的工作循环中，受到的循环载荷会引起疲劳断裂。循环载荷包括振动、冲击、震动等，这些载荷会在螺栓表面产生应力集中，从而导致疲劳裂纹的形成和扩展。为了预防螺栓的疲劳断裂，需要选择高强度的材料、合理的表面处理和正确的安装方法。 3. 材料质量 螺栓的材料质量直接影响其断裂的风险。低质量的材料可能存在成分不合格、缺陷、夹杂物等问题，这些缺陷会降低螺栓的强度和抗疲劳性能，增加断裂的风险。因此，在购买和使用螺栓时，应选择信誉好的供应商，并进行材料质量检测。 4. 安装错误 错误的安装方法也会导致螺栓断裂。例如，过紧或过松的拧紧力矩都会对螺栓产生不良影响，造成松动或者断裂。正确的安装方法包括合理的拧紧力矩、均匀的力分布和正确的工具使用等。

螺栓断裂的预防措施 为了避免螺栓断裂，可以采取以下预防措施： 1. 合理设计 在设计上，应充分考虑螺栓的承载能力和工作环境，选择 合适的材料、尺寸和标准。合理的力学计算和工程分析可以保证螺栓的强度和可靠性。 2. 材料检测 在采购螺栓时，应选择信誉好的供应商，并进行材料质量 检测。对于重要的工程项目，可以采用无损检测等方法来检测螺栓的材料质量和缺陷情况。 3. 正确安装 正确的安装方法是避免螺栓断裂的关键。在安装过程中， 应遵循螺栓的安装规范，包括拧紧力矩、工具使用、力分布等。定期检查拧紧力矩和松动情况，及时调整和修复。

螺栓断裂的原因探析

由于我公司的国内首台紧固件横向振动试验机成功研发，对于这款机器的咨询量与日俱增，现对于螺栓断裂原因做以探讨。 所谓螺栓连接是由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，常与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称为螺栓连接。 螺栓连接广泛存在于机械装配结构中。螺栓连接较其他联接的优点之一是可拆卸、易维修，但同时这也是它的弱点，特别是在高速运转、振动强烈的火车、汽车、飞机、坦克等大型机械设备中，已数不胜数。随着机械向高速、精密化发展，工业规模向大规模、自动化发展以及航空航天技术的发展等，人们也将更多的目光转向了螺栓连接的安全性考量，其中螺栓连接最明显也是最可怕的故障莫过于——螺栓断裂。 一般情况下，我们对于螺栓断裂从以下四个方面来分析： 1.螺栓的质量； 2.螺栓的预紧力矩； 3.螺栓的强度； 4.螺栓的疲劳强度。 一、螺栓的质量 螺栓的质量有螺栓的长度、规格、类别、连接形式等条件决定。 二、螺栓的预紧力矩 螺栓的预紧力矩使得螺栓受到拉应力、剪应力两种力，而预紧力的控制是为了保证法兰连接系统紧密不漏、安全可靠地长周期运行，垫片表面必须有足够的密封比压，特别在高温工况下垫片会产生老化、蠕变松弛，法兰和螺栓产生热变形，因此高温连接系统的密封比常温困难得多，此时螺栓预紧力的施加与控制就显得十分重要，过大或过小的预紧力都会对密封产生不利影响。螺栓预紧力过大，密封垫片会被压死而失去弹性，甚至会将螺栓拧断；过小的螺栓预紧力又使受压后垫片表面的残余压紧应力达不到工作密封比压，从而导致连接系统泄漏。因此如何控制螺栓预紧力是生产实际中必须重视的问题。 由于螺栓预紧的弹性区连接强度有限。为了提高连接的可靠性，增加螺栓寿命与连接强度，实际应用中还会出现将螺栓从弹性变形段拧入塑性变形段的情况。 三、螺栓的强度 螺栓的抗拉强度和屈服强度决定了螺栓的强度，强度越大，通常寿命越大。 四、螺栓的疲劳强度 螺栓的疲劳强度。与危险剖面积、螺栓所受的最大最小应力、螺栓应力幅、螺栓平均应力有关，前任已有相关计算方法，此处不再赘述。 在实际使用中螺栓断裂绝大多数情况都是因为松动而断裂的，是由于松动而被打坏的。 松动的原因之一是预紧力不足，另外一个主要原因是防松结构的设计，换句话说，就是采用各类不同的防松垫圈，在预紧力相同的情况下，防松效果也是完全不同的。为了验证不同的防松措施，您可以使用上海百若试验仪器有限公司的紧固件横向振动疲劳试验机来进行试验。 螺栓还有一个断裂的主要原因是断裂疲劳。螺栓轴向疲劳极限是螺栓受周期变化的轴向应力，影响螺栓的性能导致螺栓松动的，您可以使用上海百若试验仪器有限公司的疲劳试验机来进行试验。 紧固件横向振动试验机，疲劳试验机，帮助您在螺栓的寿命研究上取得更大的进展。 上海百若试验仪器有限公司

螺栓的氢脆断裂分析

螺栓(d e)氢脆断裂氢脆断裂(de)种类很多,主要分为氢蚀断裂、白点断裂、氢化物致脆断裂和氢致延滞断裂.螺钉氢脆断裂通常特指是氢致延滞断裂：氢原子侵入螺钉(de)基体材料,螺钉拧紧后,即螺钉沿轴线承受一定静载荷（拉伸应力）,经过一段时间,突然发生脆性断裂.螺钉氢脆断裂是常见(de)螺钉失效模式. 螺钉氢脆断裂通常发生于经过热处理和电镀处理(de)高强度普通螺纹螺钉和表面硬度较高(de)自攻螺纹螺钉,大多发生在螺钉头与螺杆或光杆与螺纹交接(de)部位.螺钉氢脆断裂一般在螺钉组装后48小时内发生. 判定螺钉断裂是否为氢脆断裂最直观(de)方法是观察断口形貌.用肉眼或低倍放大镜宏观观察：螺钉氢脆断裂断口与最大正应力方向基本垂直,断口平齐,无明显(de)塑性变形,断面明显可分成裂纹源区和裂纹扩展区两个区域,裂纹源区呈结晶颗粒状,颜色呈暗灰色,裂纹源区从螺纹(de)根部开始,沿着螺纹旋转(de)方向开裂；裂纹扩展区颜色呈银灰色,可见放射状条纹,条纹收敛于裂纹源区.用扫描电镜或电子显微镜微观观察：裂纹源区呈沿晶断裂（晶界间存在微裂纹）形貌,并存在沿晶二次裂纹,晶粒轮廓鲜明,呈冰糖状,晶粒表面存在大量(de)鸡爪痕,裂纹扩展区主要呈准解理断裂（在正应力作用下产生(de)穿晶断裂,通常沿一定(de)严格(de)晶面分离,同时伴随一定(de)塑性变形痕迹）形貌,部分区域存在韧窝（小凹坑）及沿晶断裂形貌. 螺钉基体材料(de)氢含量也是判定是否为氢脆断裂(de)重要依据.氢含量可用氧氮氢分析仪测得,主要是看含氢量相对于合格(de)螺钉或电镀处理前(de)螺

钉是否有显着增加.碳钢材料允许(de)氢含量尚无严格(de)标准,但氢对碳钢材料会造成损害是确定无疑(de),含氢量(de)多寡仅表现为对碳钢材料损伤程度(de)差别. 螺钉(de)氢脆断裂机理非常复杂,自20世纪40年代螺钉氢脆断裂问题被发现以来,其断裂机理一直是学术界(de)研究热点,但至今还是没有统一(de)认知.比较有名(de)理论有四种：氢压理论、氢表面吸附理论、晶格脆化理论和位错理论.其中位错理论能相对较好地解释螺钉氢脆断裂(de)特点,位错理论认为：当温度低于某一临界温度时,基体材料中(de)氢在基体形变过程中形成某种气团.当基体形变速度比较低,且温度又不是太低(de)情况下,这气团将伴随位错而运动,它距位错有一定距离,但与位错运动速度又相适应,从而对位错起钉锚作用,使位错不能自由运动,因此产生局部(de)加工硬化.在外力作用下,当位错运动到晶界或其他障碍物时,必然会产生位错在该处(de)堆积和氢在该处(de)富集,如果外力足够大,则在位错堆积(de)端部产生应力集中,最后导致基体开裂. 造成螺钉氢脆断裂(de)主要因素有基体材料(de)氢脆敏感性、螺钉(de)表面状况、螺钉冷加工和热处理后(de)残余内应力、制造过程中侵入螺钉基体材料(de)氢、环境温度、螺钉组装后承受(de)外加载荷等等. 碳钢材料(de)氢脆敏感性与其强度息息相关,强度越高氢脆敏感性越高.强度与碳钢(de)含碳量和显微组织有关.实验和事实证明,珠光体组织、铁素体组织(de)氢脆敏感性远低于马氏体组织,网状分布(de)高碳马氏体组织(de)氢脆敏感性最高.电子产品常用(de)普通螺纹螺钉不需要热处理,强度等级较低,其材料显微组织中大部分都是铁素体或珠光体组织,氢脆敏感性较低,一般不存在氢脆断裂问题；