摘 要：采用(yòng)掃描電(diàn)鏡、金相檢驗、顯微硬度、化學(xué)成分(fēn)分(fēn)析、摩擦系數試驗等方法對某型号乘用(yòng)車(chē)車(chē)橋固定螺栓的斷裂原因進行了分(fēn)析。結果表明，螺釘的斷裂性質(zhì)是氫緻延遲斷裂，螺栓表面受到污染後摩擦系數減小(xiǎo)導緻安(ān)裝(zhuāng)預緊力過大及電(diàn)鍍後驅氫不充分(fēn)是誘發螺栓氫脆的主要原因。

車(chē)橋作(zuò)為(wèi)汽車(chē)的重要部件，傳遞着車(chē)架與路面之間各個方向的作(zuò)用(yòng)力，直接影響汽車(chē)行駛的安(ān)全性和可(kě)靠性，其上采用(yòng)的緊固螺栓是車(chē)橋的關鍵部件，汽車(chē)主機廠通常會要求其供應商(shāng)提供的緊固件産(chǎn)品零缺陷。某型号乘用(yòng)車(chē)車(chē)橋在安(ān)裝(zhuāng)完成後約48小(xiǎo)時，發現其一枚緊固螺栓斷裂，廠方要求分(fēn)析斷裂原因。該螺栓規格為(wèi)M10×1.25×128，性能(néng)等級10.9級，安(ān)裝(zhuāng)扭矩為(wèi)80±10N•m，材質(zhì)為(wèi)42CrMo，表面電(diàn)鍍黃鋅，電(diàn)鍍後經200℃、4小(xiǎo)時的驅氫處理(lǐ)。

1. 理(lǐ)化檢驗

1.1斷口分(fēn)析

2．綜合分(fēn)析

從上述分(fēn)析結果可(kě)知，螺栓斷口附近雖無塑性變形，但微觀形貌顯示斷裂面韌窩區(qū)域約占整個斷面面積的80%左右，說明螺栓斷裂時承受較大的軸向應力。從摩擦系數測試結果可(kě)知，安(ān)裝(zhuāng)廠家送檢的完好螺栓摩擦的總系數為(wèi)0.11，螺紋部位摩擦系數僅為(wèi)0.07，明顯小(xiǎo)于生産(chǎn)廠家送檢螺栓的0.20。當采用(yòng)扭矩控制安(ān)裝(zhuāng)時，較小(xiǎo)的摩擦系數将導緻螺栓承受較大的軸向預緊力，從預緊力——扭矩試驗結果可(kě)知，當安(ān)裝(zhuāng)扭矩為(wèi)80N•m時，安(ān)裝(zhuāng)廠家送檢的螺栓預緊力達到53.4kN，已高于标準規定該等級規格螺栓的保證載荷試驗應力50.8kN，并接近螺栓的屈服強度57.5kN，當安(ān)裝(zhuāng)扭矩存在誤差的情況下，螺栓很(hěn)可(kě)能(néng)被超擰。

另外，該螺栓經過電(diàn)鍍，雖然經過驅氫處理(lǐ)，但不能(néng)完全排除氫殘留風險^[2]，螺栓硬度越高，軸向預緊力越大，發生氫脆的概率就越高。“GB-T 5267.1-2002 緊固件電(diàn)鍍層”标準中(zhōng)明确提到，硬度大于320HV的緊固件電(diàn)鍍時有(yǒu)氫脆風險，當硬度大于365HV時一般不采用(yòng)電(diàn)鍍處理(lǐ)，而斷裂螺栓的表面硬度已達到365HV。氫含量測試結果表明，雖然斷裂螺栓的氫含量在5μg/g以下，但由于氫在材料内部分(fēn)布不勻，易在螺紋根部的應力集中(zhōng)區(qū)域聚集，加之該螺栓預緊力過大，兩者相互作(zuò)用(yòng)便在螺紋根部産(chǎn)生氫緻微裂紋，微裂紋的尖端是應力集中(zhōng)區(qū)，氫原子便持續向裂紋尖端擴散聚集^[3]，當裂紋擴展到一定程度後，螺栓由于承力面積減小(xiǎo)而失穩斷裂。

3．結論和建議

通過上述分(fēn)析可(kě)得出以下結論：

一、螺栓的斷裂性質(zhì)是氫緻延遲斷裂，安(ān)裝(zhuāng)預緊力過大誘發表面産(chǎn)生微裂紋是導緻螺栓斷裂的主要原因；

二、10.9級的螺栓建議采用(yòng)達克羅、粉末滲鋅等表面處理(lǐ)方式，排除氫脆風險；

三、安(ān)裝(zhuāng)廠家應嚴格控制螺栓的存放、運輸及裝(zhuāng)配現場，防止受油污污染，并根據每批螺栓的表面狀态，通過軸力——扭矩試驗确定摩擦系數，科(kē)學(xué)有(yǒu)效的控制螺栓的預緊力。