普通螺栓的主要失效形式有哪几种

关于紧固件氢脆问题

1、螺纹紧固件氢脆产生的原因及危害

螺纹紧固件在制造的过程（如：调质（淬火＋高温回火）、氰化、渗炭、化学清洗、磷化、电镀、滚压碾制和机加工（不适当的润滑而烧焦）等工序）和服役环境中，由于阴极保护的反作用或腐蚀的反作用，氢原子有可能进入钢或其他金属的基体，并滞留在基体内，在低于屈服强度（合金的公称强度）的应力状态下，它将可能导致延伸性或承载能力的降低或丧失、裂纹（通常是亚微观的），直致在服役过程或储存过程中发生突然断裂，造成严重的脆性失效。螺纹紧固件，尤其是高强度紧固件经冷拔、冷成形、碾制螺纹、机加工、磨削后，再进行淬硬热处理、电镀处理，极易受氢脆的破坏。导致紧固件氢脆的原因很多，但是电镀处理工序是关键的因素之一。

紧固件由于氢脆产生的脆性断裂，一般发生的很突然，是无法预料的，故这种失效的形式造成的后果是很严重的。尤其是在有安全性能要求时，减少氢脆的产生是很有必要的，因此，电镀紧固件去除氢脆是一项很重要的工作工作。

2、紧固件易产生氢脆失效危险的情况及特征

A、高抗拉强度或硬化或表面淬硬；

B、吸附氢原子；

C、在拉伸应力状态下。

随着零件硬度的提高、含碳量的增加、冷作硬化程度的强化，在酸洗和电镀过程中。氢的溶解度和因此产生吸收氢的总量也将增加，也就是芹镇说零件的氢脆敏感性就越强。直径较小的零件比直径较大的零件氢脆敏感性就强。

3、减少电镀紧固件氢脆的措施

A、加工硬度大于或等于320HV的电镀紧固件，在清洗过程前，应增加应力释放过程；在清洗过程中，应使用防腐蚀酸、碱性或余纯机械方法进行。浸入到防腐酸的时间尽可能的设计为最小持续时间。

B、硬度超过320HV的紧固件在进行冷拔、冷成形、机械加工、磨削后进行热处理工序时，则应符合ISO9587D的规定；

C、应尽可能避免有意引入残余应力办法。如：螺栓、螺钉在热处理后碾制螺纹；

D、经热处理或冷作硬化的硬度超过385HV或性能等级129级及其以上的紧固件不适宜采用酸洗处理，应使用无酸的特殊方法，如：碱性清洗、喷砂等方法。

E、热处理或冷作硬化的硬度超过365HV的紧固件，应采用大阴极功率电镀溶液电镀工艺。

F、钢制紧固件为了进行电镀，表面应经特殊处理，即经最小浸入时间清洗后再进行电镀。

G、选择合适的镀层厚度，因为，镀层厚度的增加，增加了氢释放的难度；

H、以下紧固件产品电镀后必须进行去处氢脆处理：

①、 性能等级大于或等于109级的螺栓、螺钉和螺柱；

②、 硬度大于或等于372HV的弹性垫圈或弹性垫圈组合件；

③、 性能等级大于或等于12级的螺母；

④、 自攻螺钉、自攻自钻螺钉、自攻锁紧螺钉等表面淬硬类紧固件；

⑤、 抗拉强度大于或等于1000Mpa或硬度大于或等于365HV金属弹性夹等紧固件。

4、去的除氢脆措施

去除氢脆的措施实际上就是烘干过程，可以说是为了使氢脆减少到最小，在给定的温度下和规定的时间内，将零件加热的过程。电镀后烘干过程就是将钢中的氢蒸发和不可逆收集而释放氢原子的过程，在标准附录A中给出了烘干过程的详细资料。根据零件的产品品种、几何形状、材料、性能等级或硬度、清洗工艺、镀层种类及电镀工艺的不同，制定的烘干工艺也不同。

去嫌毁粗除氢脆时应注意以下几点：

A、不应采用超过零件回火的温度进行烘干；

B、烘干过程应最好在电镀后（最好在一小时内），铬酸盐钝化处理前立即进行；

C、烘干温度在200℃---230℃是合理的，一般采用较低的烘干温度和较长的烘干时间；

D、烘干持续时间在2h—24h内选取，一般8h是烘干持续时间的典型示例。

紧固件，是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。紧固件，使用行业广泛，包括能源、电子、电器、机械、化工、冶金、模世喊具、液压等等行业，在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等上面，都蔽余可以看到各式各样的紧固件，是应用最广泛的机械基础件。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。因此，也有人把已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件，或简称为标准件。紧固件是一种量大而广的通用基础件。用于制造紧固件的可以是钢材、有色金属、不锈钢、钛合金或其它工程材料等。由于钢材具有优良的塑性和强度，经冷镦或热处理后能获得预期的、优良的综合力学性能，资源丰富价格相对较低，并具有一定的可利用再生性，较其他材料具有更高的性能价格比优势，因而，世界各国还是首选钢材为制造紧固件的母材。紧固件是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、仪表和用品等上面，都可宏返滚以看到各式各样的紧固件。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。随着我国2001年加入WTO并步入国际贸易大国的行列。我国紧固件产品大量出口到世界各国、世界各国的紧固件产品也不断涌入中国市场。紧固件作为我国进出口量较大的产品之一，实现与国际接轨，对推动中国紧固件企业走向世界，促进紧固件企业全面参与国际合作与竞争，都具用重要的现实意义和战略意义。由于每个具体紧固件产品的规格、尺寸、公差、重量、性能、表面情况、标记方法，以及验收检查、标志和包装等项目的具体要求。

一、螺栓失效形式：

受静载荷螺栓、受变载荷螺栓、受横向载荷、拆装过程。

二、失效部位：

失效发生的部位通常在螺纹、栓杆。

1、受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断。

2、受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂。

3、受横向载荷的铰制孔用螺栓连接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被连接件孔接触表面挤压破坏。

4、如果银宽螺纹精度低或连接时常装拆，很可能发生滑扣现象。

扩展资料：

螺栓连接是一种常见的连接方法。但是在进行农机装配的过程中，总会因为各种因素的影响或装配不当，导致螺栓产生滑丝，断裂等失效现象。在螺栓现场装配的过程中，主要涉及螺栓拧紧的角度、拧紧添加物等因素。

螺栓失效影响因素

考虑到的因素分别为：螺栓拧紧的角度、油脂和紧固剂的使用、拧紧方式。

1、拧紧角度

在螺栓的现场装配中，操作人员经常使用扳手来拧紧螺栓，在此过程中，并不能很好地保持扳手的回转中心与螺栓中心重合，从而影响螺栓的紧固效果与失效力矩，因此，螺栓的拧紧角度是一个必须考虑的因素。

油脂和紧固剂的使用在不同锋和亮的工况要求下，有时需要在螺栓装配中添加油脂或紧固剂。因此，添加剂的使用也是螺栓失效研究试验中必须考虑的因素之一。

2、垫片的材质

在不同的装配位置，有时会要求使用不同材料的垫片。因此，垫片的材质也是螺栓连接失效应当考虑的一个因素。

参考资料来源：百度百科-固定螺棚纯栓

1041 紧固件常见的因原材料缺陷原因造成的产品缺陷

材料表面裂纹造成紧固件表面裂纹，见图10-4；原材料表层粗晶环手颂造成紧固件表层粗晶环，见图 10-5；原材料表面脱碳造成紧固件表面脱碳，见图10-6；原材料表面折叠造成紧固件表面折叠，淬火后开裂，见图10-7。

图10-4 螺栓表面裂纹 1× 图10-5 螺栓杆部粗晶环 ×100

图10-6 螺钉表面脱碳 ×3 图10-7螺栓表面折叠裂纹 ×50

1042 紧固件成形工艺与加工工艺不当造成缺陷

紧固件失效工艺缺首薯雀陷原因有尺寸超差、螺纹精度不够；高强度螺栓头杆联接处未进行冷挤压；变形不当造成的晶粒不均匀等。裂纹在粗细晶粒交界处产生并扩展， 见图10-8。螺栓头部金属流线没有沿螺栓头部外形分布，见图10-9。

图10-8粗细晶粒交界面上的裂纹 ×50 图10-9螺栓头部不合格金属流线 50×

C 螺纹滚压工艺不当造成的缺陷

螺纹滚压时要求毛坯直径和滚压压力符合工艺要求，当毛坯直径过大或滚压压力过大时，经滚压螺纹后有时螺纹端中心呈开口孔洞或出现内部中心封闭孔洞，中心呈开口孔洞见图10-10(a)；螺纹端中心呈开口孔洞的螺钉，其端面中心会呈不规则的孔洞缺陷，该缺陷不要与缩孔残余相混淆。螺钉螺纹端头表面中心呈不规则孔洞缺陷，

螺钉螺纹端中心开口孔洞者早 螺钉螺纹端中心不规则孔洞

D 自锁螺母加工工艺不当安装时收口端产生裂纹

自锁螺母的自锁性能靠螺母收口后产生，自锁螺母的收口方式主要有两种形式，两点收口和三点收口。尺寸过小，螺母起不到自锁作用；收口尺寸过大，螺母装配时收口端容易产生裂纹，

如果是热处理过度引发的氢脆，那么就要调整热处理的工序了，其实因热处理引发的高强度螺栓氢脆，多数是因为温度过高导致的，调整适当的温度就可以解决问题。当螺栓完成必要的工艺后顷敬，氢脆检查非常重要，我们知道氢脆是突发的，那怎么来检测呢？可以抽样，用金属锤敲打螺栓的头部，人为诱发螺栓出现氢脆，如果没有断裂现象，说明此批螺栓还是可以使用的。

全脱碳是碳全部损耗，在金相检查中只能看到铁素体组织的脱碳。

不完全脱碳是由于碳的损耗已使回火后金相组织轻度变色，且硬度明显地比相邻基体硬度低的脱碳。

紧固件表面硬度，如果比它的芯部硬度低30个HV（维氏硬度值）就认为零件已经脱碳。表面是否脱碳可用来控制紧固件热处理工艺质量，本身并不反映紧固件的强度性能，88级及其以上经热处理的紧固件才需要检查该指标。

紧固件原材料在轧制过程会脱碳，如果退火不当，更会使原材料脱碳层加深。调质热处理过程中，一般会从炉外带进来一些氧化气体。

棒料钢丝的铁锈或冷拔后盘条钢丝表面上的残留物，入炉加热后也会分解，反应生成一些氧化性气体。

例如，钢丝的表面铁锈，它的成分是碳酸铁及氢氧化物，在加热后将分解成CO2及H2O ，从而加重了脱碳。

研究表明，中碳合金钢的脱碳程度较碳钢严重，而最快的脱碳温度在700－800摄氏度之间。由于钢丝表面的附着物在一定条件下分解化合成CO2 和H2O 的速度很快，如果连续式网带炉炉气控制不当，也会造成螺丝脱碳超差。

高强度紧固件当采用冷镦成形时，原材料和退火的脱碳层不但仍然存在，而且被挤压到螺纹的顶部，对于需要淬火的紧固件表面，得不到所要求的硬度，其强度和耐磨性会降低；钢丝表面脱碳，表层与内部组织不同而具有不同的膨胀系数，淬火时有可能产生表面裂核岩纹；脱碳层由于碳被氧化，金相组织其渗碳体（Fe3C）的数量较正常组织少，因此在力学性能上其强度或硬度较正常组织低。表面脱碳有可能导致紧固件螺纹强度降低或脱扣，造成失效。

对比无表面脱碳和有表面脱碳情况下螺栓的疲劳强度。通常存在表面脱碳情况下螺栓的疲劳强度下降198%。紧固件热处理时应防止脱碳现象的发生，所以进行紧固件脱碳试验是十分必要的。

在淬火加热时要保护螺纹顶部不脱碳，还要对原材料已脱碳的紧固件进行适度的复碳，把网带炉中的保护气氛的优势调到和被复碳的零件原始含碳量基本相等，使已脱碳的镇氏滑紧固件慢慢恢复到原来的含碳量，碳势设定在042％－048％为宜，复碳温度与淬火加御腊热相同，不能在高温下进行，以免晶粒粗大，影响机械性能。