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摘要：采用扫描电镜、金相检验、显微硬度、化学成分检测等试验等方法对某型号乘用车摆臂偏心螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明，偏心螺栓的断裂性质是过载，安装前未进行摩擦系数试验造成安装预紧力过大是诱发螺栓过载断裂的主要原因。
关键词：偏心螺栓；过载；扭矩系数；预紧力
前言：
摆臂偏心螺栓紧用于调节车轮的外倾角，对车轮的行驶稳定性及安全性至关重要，螺栓作为车辆的承力安全件，汽车主机厂通常会要求其供应商提供的紧固件产品零缺陷[1～3]。某型号车辆运行一段时间后发现螺栓断裂，要求分析断裂原因。该螺栓性能等级为10.9级，规格为M12，材质为ML40Cr，表面达克罗处理，安装扭矩为140±10N·m。
一、理化检验
1.1断口分析
图1所示为断裂螺栓两部分残件的宏观形貌，可见断裂起始于螺纹收尾下方第一扣螺纹处。图2所示为断口附近螺纹收尾处侧面的宏观形貌，可见螺纹牙底的涂层有开裂的迹象，说明螺栓该部位已经产生变形。
图1 完整试样外观
图2 断口侧面螺纹收尾处牙底形貌
图3所示为断口正面宏观形貌，可见断面上半部分与螺栓轴向垂直，表面已有锈蚀；下半部份为斜断面，表面灰色，现将断面分为A、B、C三个区域进行进一步观察。
图3 断口正面宏观形貌
图4、图5所示为A区（裂纹起源区）的宏观及微观形貌，图4可见断面大部分区域以为腐蚀产物覆盖，图5为腐蚀较轻微区域的微观形貌，呈准解理断裂特征。
图4 A区断面宏观形貌
图5 A区断面微观形貌
图6所示为B区断面微观形貌，可见大量等轴韧窝，无疲劳特征。
图6 B区断面微观形貌
图7所示为C区断面微观形貌，可见大量撕裂韧窝。
图7 C区断面微观形貌
1.2 金相检测
图8所示为断口裂纹起始处的金相照片，可见起裂位置为螺纹牙底，金相显示该处组织为均匀的回火索氏体，表面无脱、渗碳现象。
图8 裂纹起始处金相组织
图9所示为断口附近螺纹牙底的金相组织，可见两个相邻的牙底各有一个小裂口（箭头所示处），但裂口的延伸方向不一致，应该是螺栓在拉伸应力下产生的微裂纹而不是滚压螺纹造成的折叠。
图9 裂纹处金相组织
图10所示为完好螺纹牙底的金相组织，可见螺纹完整，无不连续性缺陷。
图10 完好螺纹金相组织
1.3 硬度检测
对送检断裂螺栓进行硬度测试，结果如表1所示，测试结果符合“GB/T 3098.1-2010”对10.9级螺栓的要求。
1.4 化学成分检测
对送检螺栓进行化学成分分析，结果如表2所示，符合ML40Cr钢的要求 。
二、综合分析
送检断裂螺栓的化学成分、表芯硬度、金相组织未现异常。断口起始位置为螺纹收尾下方第一扣螺纹处，该处螺纹不连续性，表面脱、渗碳指标均未现异常， 断面大部分区域均为韧窝形貌，无疲劳特征，说明螺栓的断裂性质为韧性断裂，且承受较大应力。经检查，断口附近螺纹底部及螺纹收尾处存在裂口，但裂口的方向不一致，说明裂口不是滚压螺纹造成的折叠，结合螺栓表面涂层开裂的事实可知开裂是螺栓安装以后形成的，由此可推断，螺栓存在过载现象。结合委托方的描述，该规格螺栓在安装现场曾发现过螺栓拉长现象，说明安装预紧力已接近螺栓的屈服极限，因此，在安装扭矩离散性大的条件下，可能造成个别螺栓因过拧而形成微裂纹，此类螺栓在服役过程中，受外界附加载荷作用容易发生过载断裂。
三、结论
（1） 螺栓的断裂性质是过载；
（2） 引起螺栓过载的原因可能与安装预紧力过大；
（3） 建议根据实际安装条件进行摩擦系数试验，确定合理的安装扭矩。
参考文献：
[1] 祝其高，张先鸣.我国紧固件行业技术发展[J].金属制品，2010，36（1）：11-13.
[2] 王慧，张青春，张挺，等. 10.9级车桥固定螺栓断裂分析[J]. 金属制品，2013，38（6）：51-54.
作者简介：朱凌静，1975年生，海盐县产品安全管理所工程师，从事产品质量检测工作。
关键词：偏心螺栓；过载；扭矩系数；预紧力
前言：
摆臂偏心螺栓紧用于调节车轮的外倾角，对车轮的行驶稳定性及安全性至关重要，螺栓作为车辆的承力安全件，汽车主机厂通常会要求其供应商提供的紧固件产品零缺陷[1～3]。某型号车辆运行一段时间后发现螺栓断裂，要求分析断裂原因。该螺栓性能等级为10.9级，规格为M12，材质为ML40Cr，表面达克罗处理，安装扭矩为140±10N·m。
一、理化检验
1.1断口分析
图1所示为断裂螺栓两部分残件的宏观形貌，可见断裂起始于螺纹收尾下方第一扣螺纹处。图2所示为断口附近螺纹收尾处侧面的宏观形貌，可见螺纹牙底的涂层有开裂的迹象，说明螺栓该部位已经产生变形。
图1 完整试样外观
图2 断口侧面螺纹收尾处牙底形貌
图3所示为断口正面宏观形貌，可见断面上半部分与螺栓轴向垂直，表面已有锈蚀；下半部份为斜断面，表面灰色，现将断面分为A、B、C三个区域进行进一步观察。
图3 断口正面宏观形貌
图4、图5所示为A区（裂纹起源区）的宏观及微观形貌，图4可见断面大部分区域以为腐蚀产物覆盖，图5为腐蚀较轻微区域的微观形貌，呈准解理断裂特征。
图4 A区断面宏观形貌
图5 A区断面微观形貌
图6所示为B区断面微观形貌，可见大量等轴韧窝，无疲劳特征。
图6 B区断面微观形貌
图7所示为C区断面微观形貌，可见大量撕裂韧窝。
图7 C区断面微观形貌
1.2 金相检测
图8所示为断口裂纹起始处的金相照片，可见起裂位置为螺纹牙底，金相显示该处组织为均匀的回火索氏体，表面无脱、渗碳现象。
图8 裂纹起始处金相组织
图9所示为断口附近螺纹牙底的金相组织，可见两个相邻的牙底各有一个小裂口（箭头所示处），但裂口的延伸方向不一致，应该是螺栓在拉伸应力下产生的微裂纹而不是滚压螺纹造成的折叠。
图9 裂纹处金相组织
图10所示为完好螺纹牙底的金相组织，可见螺纹完整，无不连续性缺陷。
图10 完好螺纹金相组织
1.3 硬度检测
对送检断裂螺栓进行硬度测试，结果如表1所示，测试结果符合“GB/T 3098.1-2010”对10.9级螺栓的要求。
1.4 化学成分检测
对送检螺栓进行化学成分分析，结果如表2所示，符合ML40Cr钢的要求 。
二、综合分析
送检断裂螺栓的化学成分、表芯硬度、金相组织未现异常。断口起始位置为螺纹收尾下方第一扣螺纹处，该处螺纹不连续性，表面脱、渗碳指标均未现异常， 断面大部分区域均为韧窝形貌，无疲劳特征，说明螺栓的断裂性质为韧性断裂，且承受较大应力。经检查，断口附近螺纹底部及螺纹收尾处存在裂口，但裂口的方向不一致，说明裂口不是滚压螺纹造成的折叠，结合螺栓表面涂层开裂的事实可知开裂是螺栓安装以后形成的，由此可推断，螺栓存在过载现象。结合委托方的描述，该规格螺栓在安装现场曾发现过螺栓拉长现象，说明安装预紧力已接近螺栓的屈服极限，因此，在安装扭矩离散性大的条件下，可能造成个别螺栓因过拧而形成微裂纹，此类螺栓在服役过程中，受外界附加载荷作用容易发生过载断裂。
三、结论
（1） 螺栓的断裂性质是过载；
（2） 引起螺栓过载的原因可能与安装预紧力过大；
（3） 建议根据实际安装条件进行摩擦系数试验，确定合理的安装扭矩。
参考文献：
[1] 祝其高，张先鸣.我国紧固件行业技术发展[J].金属制品，2010，36（1）：11-13.
[2] 王慧，张青春，张挺，等. 10.9级车桥固定螺栓断裂分析[J]. 金属制品，2013，38（6）：51-54.
作者简介：朱凌静，1975年生，海盐县产品安全管理所工程师，从事产品质量检测工作。