緊固件的過載失效是指外力超過其承載極限而發(fā)生的失效，主要包括韌性過載、脆性過載和“脫扣” 等。
過載斷裂三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)
韌性過載斷裂宏觀特征
在螺紋牙底發(fā)生的韌性過載斷裂，一般只有塑性很好的材料才會出現(xiàn)杯錐狀斷口
與軸線約呈45°切斷斷口也是一種緊固件韌性過載斷裂特征
斷口表面較粗糙、色澤灰暗、呈纖維狀或鵝毛絨狀
從緊固件表面一側(cè)起源向另一側(cè)擴(kuò)展的過載斷裂斷口上，源區(qū)存在由表面起始的擴(kuò)展棱線，最后斷裂區(qū)一般有剪切唇
由表面周向起源，最終斷裂區(qū)位于緊固件心部的過載斷裂斷口上，可見由周向邊緣起始的擴(kuò)展棱線，斷口心部為纖維區(qū)
韌性過載斷裂宏觀特征的應(yīng)用
影響緊固件韌性過載斷裂宏觀特征的主要因素：受力狀態(tài)和材料的塑性
通過斷裂外觀形態(tài)、宏觀塑性變形方式、纖維的形態(tài)等對緊固件受力狀態(tài)進(jìn)行初步的判斷
例：拉伸應(yīng)力導(dǎo)致的斷裂：斷口往往呈杯錐狀或呈與應(yīng)力軸 45°的斜斷口
例：沖擊應(yīng)力或彎矩作用時(shí)：斷口宏觀特征上也可見放射棱線和剪切唇，但剪切唇在緊固件圓周上不完整
例：扭轉(zhuǎn)拉伸應(yīng)力作用下斷口呈現(xiàn)明顯的“漩渦狀”扭轉(zhuǎn)痕跡
韌性過載斷裂微觀特征
韌窩是緊固件韌性斷裂的主要微觀特征，但并非充要判據(jù)
判斷緊固件是韌性斷裂還是脆性斷裂更為關(guān)鍵的在于緊固件 斷裂前是否發(fā)生可察覺的塑性變形
韌性過載原因
案例解析
10.9級風(fēng)電螺栓在安裝過程中于螺紋收尾處發(fā)生斷裂
遠(yuǎn)離斷口處組織正常，未見脫碳，折疊、裂紋等
斷口處存在珠光體、鐵素體、屈氏體等未淬透組織
案例解析
10.9級螺栓在安裝過程發(fā)生異常斷裂失效
存在“月牙形”高溫氧化色原始斷面
裂縫中存在高溫回火時(shí)形成的較薄氧化層
案例解析
安裝于某列車制動單元的M20，
12.9級螺栓在510N·m時(shí)發(fā)生斷裂失效
螺栓各部位組織均未見異常
螺栓各項(xiàng)性能指標(biāo)未見異常
根據(jù)扭矩、軸力、扭矩系數(shù)之間的關(guān)系
從圖表中數(shù)據(jù)可以看出，螺紋和墊片未潤滑和潤滑后吹干扭矩系數(shù)和摩擦系數(shù)變化較小，而潤滑后對扭矩系數(shù)和摩擦系數(shù)有顯著的影響，從1#模擬安裝情況可以看出，扭矩未達(dá)到530Nm前，就出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。
本文作者：祁永東，就職于浙江國檢檢測技術(shù)股份有限公司，材料學(xué)碩士，主要從事金屬材料和金屬制品理化檢測及失效分析方面的研究。