螺丝失效分析

螺丝失效分析 螺丝裂纹 垫片裂纹分析
1）引言：
        收到客户提供的垫片时，发现一个垫片已经裂成了四、五片且只找到两片，另一个垫片也有两条裂纹。
据客户反馈信息：垫片是在螺钉锁紧后发现裂开而且比例还比较大，之前也有类似产品发现氢脆
致使产品开裂。
2）实验过程
2.1断口形貌宏观分析
   目视观察垫片后，再用宏观显微镜对裂纹形态，碎片断口形貌进行观察和拍照；可以看到未裂成碎片的垫片也是一条裂纹已经穿透了整个基体，另一条也是由边缘向内扩展；而碎片断口形貌有反光现象，断面中间还有裂纹；总体来说，垫片没有见到变形，所以断裂在
宏观检查来说是以脆性方式断开。
2.2断口形貌微观分析
     将两个碎片进行扫描电镜（SEM）分析：断口显示出晶间断裂的“冰糖”状形貌，
     局部断口上有“发纹”标志；这是氢脆导致断口的一种特征。
2.3金相组织分析
   选择碎片2进行金相组织分析，垫片基体的金相组织为马氏体+残余奥氏体；基体中的
   残余奥氏体还很清晰见，这说明基体组织的残余奥氏体还比较多。
2.4硬度检测
   测试方法：GB/T 4340.1-2009
测试仪器：MVD-402TSTM触摸屏自动转塔数显显微硬度计
测试结果：见表中数据
           硬度
编号    检测结果(HV1)
    1    2    3    4    平均值
碎片2    573    570    574    572    572

讨论：
   从垫片及螺钉组合使用中我们知道：垫片是作为弹片使用的，螺钉锁紧后垫片要承受一定的力量，
   而且要求是弹力，因此选择65Mn作为垫片的材料是一个合理的选择。但是使用时却发生了断裂，
   而综合上述分析可知，造成此次断裂的直接原因是氢脆导致的；基体组织中存在较多的残余奥氏体，
虽然残余奥氏体本身是不会产生氢脆的，但是电镀过程中这种组织易带入氢而产生氢脆。

结论：
   氢脆导致了此次开裂，而显微组织存在的残余奥氏体易引起氢脆；在除氢不良的情况下一定会导致
   氢脆开裂。
建议：
   65Mn钢一般在48HRC左右才表现很好的弹性；显然此次垫片的硬度达到了54HRC左右。因此建议：
   在满足设计要求的情况下通过回火将垫片硬度下调，同时也可以减少残余奥氏体含量来改善氢脆现象。