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發布日期：2025-03-28閱讀量：7549

在工業應用中，螺釘的斷裂失效是一個常見但又關鍵的問題，它可能引發設備故障甚至安全事故。本文將深入分析螺釘斷裂的原因，并提供有效的預防措施，幫助您避免類似問題的發生。

斷裂螺釘失效分析.png

一、斷口分析

通過掃描電鏡觀察1號至6號樣品的斷口形貌，發現它們基本一致。具體表現為：位置A呈解理形貌，斷面相對平緩，且可見疲勞條帶和微裂紋；位置B呈纖維狀，可見大量韌窩；位置C斷口起伏大，可見大量韌窩形貌。這些特征為后續的分析提供了重要線索。

斷裂螺釘失效分析.png

將1號至8號樣品鑲嵌制樣并磨拋后，觀察到1號至6號樣品的斷裂均發生在螺紋根部倒角應力集中位置。進一步腐蝕處理后，發現各樣品均為回火索氏體組織，但1號至7號樣品表面存在部分脫碳現象。這種脫碳現象會顯著降低螺釘的表面硬度和疲勞強度。

斷裂螺釘失效分析.png

維氏硬度檢測結果顯示，1號至7號樣品心部硬度值為404~423 HV，而螺紋邊緣硬度值顯著低于心部，存在明顯脫碳。8號樣品心部硬度值為348 HV，螺紋邊緣硬度值與心部相差不大。此外，1號樣品的部分脫碳層深度約150~200 μm，7號樣品的部分脫碳層深度約200~300 μm。

斷裂螺釘失效分析.png

采用EDS檢測各樣品截面成分，結果顯示各樣品成分未見明顯差別。這表明成分差異并非此次螺釘斷裂的主要原因。

斷裂螺釘失效分析.png

綜上所述，螺釘的失效原因主要是螺紋根部硬度集中引發的疲勞斷裂，且失效樣品螺紋根部為倒角且存在部分脫碳。針對高強度螺釘，建議采取以下措施：

優化螺紋根部設計：建議根部位置采用圓角過渡，以減少應力集中。在本次分析中，8號樣品的圓角設計就有效降低了應力集中風險。

控制熱處理過程：注意減輕在熱處理過程中產生的表面脫碳，以保證材料的承載強度。可以通過優化熱處理工藝參數、采用保護氣氛等方式來減少脫碳現象。

通過以上措施，可以有效提高螺釘的可靠性和使用壽命，減少因螺釘斷裂引發的設備故障和安全隱患。