在實(shí)際的生產(chǎn)使用中，如果遇到螺栓斷裂的情況我們?cè)撊绾稳トシ治鲈?，我們?0.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓斷裂來舉例子，其實(shí)主要原因有兩個(gè):過載斷裂和缺陷斷裂。下面我們來看看詳細(xì)分析：

過載斷裂

引起過載斷裂的原因有3個(gè):疲勞、過載、與連接面不垂直。

(1)疲勞:螺栓在交變的載荷作用下，達(dá)到一定的次數(shù)即會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，一般疲勞的次數(shù)在百萬次以上。而回旋轉(zhuǎn)工件的連接螺栓使用次數(shù)才達(dá)到數(shù)百次，所以不會(huì)發(fā)生疲勞失效。

(2)過載:10.9 級(jí)高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)需要有預(yù)緊力(螺栓預(yù)拉伸),按照回轉(zhuǎn)支承的要求:螺栓的預(yù)緊力矩為 900Nm。螺栓受力情況見表 1。從表中可以得出，螺栓預(yù)緊力與載荷最大拉力之和為 229.7kN，小于許用拉力 293kN，安全系數(shù)為 1.28，滿足機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)于安全系數(shù)的要求。經(jīng)復(fù)查復(fù)核，定力矩(900Nm)液壓扳手為數(shù)顯指示，使用前由操作者和檢驗(yàn)人員確認(rèn)在有效期內(nèi)、定力矩的數(shù)值準(zhǔn)確，因此可以排除預(yù)緊力過大原因。如果操作失誤，也可能會(huì)導(dǎo)致螺栓的擰緊力矩過大，最終導(dǎo)致螺栓過載斷裂，但是此種過載斷裂的宏觀斷口如圖2所示，與發(fā)生斷裂螺栓的宏觀斷口有明顯的區(qū)別，從圖中可以看出斷口有明顯的拉伸過程，所以可以排除預(yù)緊力過大導(dǎo)致斷裂。

3)與連接面不垂直:螺栓的軸線與安裝面不垂直，會(huì)導(dǎo)致螺栓頭的受力不均，螺栓的拉力增大，最終螺栓斷裂。實(shí)測(cè)發(fā)生斷裂螺栓安裝面的不平度小于 0.5mm，完全滿足螺栓的使用要求，并且標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，螺栓在楔形負(fù)載上試驗(yàn)，頭桿結(jié)合部不應(yīng)該發(fā)生斷裂”。

缺陷斷裂

引起缺陷斷裂的原因有 4 個(gè):鐓頭時(shí)產(chǎn)生裂紋、氫脆、硬度過高、原材料存在缺陷。

(1)鐓頭時(shí)產(chǎn)生裂紋:螺栓鐓頭的制造工序中，局部區(qū)域材料塑性變形可達(dá) 60%~80%，產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致斷裂。而鐓頭時(shí)如果產(chǎn)生裂紋，在裝配過程中的預(yù)緊力作用下，應(yīng)力集中的部位會(huì)即刻發(fā)生斷裂，而實(shí)際斷裂的螺栓均為延遲斷裂，所以可以排除鐓頭時(shí)產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致斷裂。

(2)氫脆:標(biāo)準(zhǔn)上關(guān)于熱處理防氫脆的規(guī)定，最大抗拉強(qiáng)度額定值大于 1050MPa 高強(qiáng)螺栓和表面淬火工件，電鍍前都需要熱處理，以減少氫脆破壞的危險(xiǎn)，電鍍后應(yīng)除氫進(jìn)行消除氫脆處理，否則易發(fā)生氫脆斷裂 。將斷裂的螺栓共3 個(gè)送至某材料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心進(jìn)行失效分析，根據(jù)該中心的電鏡掃描、金相分析及化學(xué)成分分析得出以下結(jié)論。

1)宏觀斷口形貌分析:發(fā)生斷裂的螺栓斷口宏觀形貌，三個(gè)斷口相似，斷裂均沿螺帽根部，斷口邊緣無宏觀塑性變形。斷口平齊，除終斷區(qū)外,可分為兩個(gè)區(qū)域。其中顏色較深、呈黑灰色的光滑區(qū)為早期開裂區(qū)，斷面存在污染或氧化現(xiàn)象，斷裂源產(chǎn)生于該區(qū)外表面螺栓根部，斷裂源區(qū)有應(yīng)力臺(tái)階，說明存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。另一區(qū)域?yàn)槎伍_裂區(qū)，表面呈灰色，略顯粗糙，可見放射狀及臺(tái)階花樣。