过载断裂三要素：纤维区、放射区和剪切唇区
在螺纹牙底过载断裂与缺口圆形
拉伸试样
类似
在头部和杆部过渡处或光杆部分过载断裂与光滑圆形拉伸试 样类似
利用断口三要素判断紧固件断裂失效裂纹源、断裂过程和最 后断裂位置
韧性过载断裂宏观特征
断裂处出现杯锥状断口，存在肉眼可见的塑性变形痕迹
在螺纹牙底发生的韧性过载断裂，一般只有塑性很好的材料才会出现杯锥状断口
与轴线约呈45°切断断口也是一种紧固件韧性过载断裂特征
断口表面较粗糙、色泽灰暗、呈纤维状或鹅毛绒状
从紧固件表面一侧起源向另一侧扩展的过载断裂断口上，源区存在由表面起始的扩展棱线，最后断裂区一般有剪切唇
由表面周向起源，最终断裂区位于紧固件心部的过载断裂断口上，可见由周向边缘起始的扩展棱线，断口心部为纤维区
韧性过载断裂宏观特征的应用
影响紧固件韧性过载断裂宏观特征的主要因素：受力状态和材料的塑性
通过断裂外观形态、宏观塑性变形方式、纤维的形态等对紧固件受力状态进行初步的判断
例：拉伸应力导致的断裂：断口往往呈杯锥状或呈与应力轴 45°的斜断口
例：冲击应力或弯矩作用时：断口宏观特征上也可见放射棱线和剪切唇，但剪切唇在紧固件圆周上不完整
例：扭转拉伸应力作用下断口呈现明显的“漩涡状”扭转痕迹
韧性过载断裂微观特征
韧窝是紧固件韧性断裂的主要微观特征，但并非充要判据
判断紧固件是韧性断裂还是脆性断裂更为关键的在于紧固件 断裂前是否发生可察觉的塑性变形
韧性过载原因
案例解析
10.9级风电螺栓在安装过程中于螺纹收尾处发生断裂
远离断口处组织正常，未见脱碳，折叠、裂纹等
断口处存在珠光体、铁素体、屈氏体等未淬透组织
案例解析
10.9级螺栓在安装过程发生异常断裂失效
存在“月牙形”高温氧化色原始断面
裂缝中存在高温回火时形成的较薄氧化层
案例解析
安装于某列车制动单元的M20，12.9级螺栓在510N·m时发生断裂失效
螺栓各部位组织均未见异常
螺栓各项性能指标未见异常
根据扭矩、轴力、扭矩系数之间的关系
从图表中数据可以看出，螺纹和垫片未润滑和润滑后吹干扭矩系数和摩擦系数变化较小，而润滑后对扭矩系数和摩擦系数有显著的影响，从1#模拟安装情况可以看出，扭矩未达到530Nm前，就出现屈服现象。
本文作者：祁永东，就职于浙江国检检测技术股份有限公司，材料学硕士，主要从事金属材料和金属制品理化检测及失效分析方面的研究。
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