金昊昀，王 荣 吕 渊

(上海材料研究所，上海市工程材料应用与评价重点实验室，上海 200437)

0 引 言

某公司生产的SWRCH22A钢螺钉主要用于固定卡箍，其服役位置如图1所示。为检查服役时螺钉是否存在氢脆现象，在服役一段时间后使用扭力扳手将其重新拧紧，当力矩达到3～4 N·m(小于安装时的力矩6 N·m)时，5%10%的螺钉发生断裂，断裂位置在靠近螺钉头部的第一扣螺纹处。该批次螺钉的加工流程为SWRCH22A钢(直径6 mm)→打头(冷墩成型)→清洗→搓牙→热处理→镀锌→氢脆测试。热处理后螺钉表面0.05 mm深度范围内的渗碳层硬度(载荷为2.942 N)应达到520～670 HV，心部硬度达到240～370 HV，渗碳层深度为0.100.23 mm；表面镀锌层厚度达到816 μm。为了找到螺钉的断裂原因，作者对其进行了失效分析。

图1 螺钉服役位置示意Fig.1 Schematic of service position of screws

1 理化检验及结果

1.1 宏观形貌

所有断裂螺钉的断裂位置和宏观断口形貌均类似，因此随机选取一枚断裂螺钉，采用LEICA M205A型光学显微镜进行宏观形貌观察。由图2可以看出：螺钉于靠近螺头的第一扣螺纹处发生断裂，断裂后螺纹部分还保留在卡箍上，表面镀锌层未见明显损伤；断口较洁净，未见明显塑性变形和腐蚀特征，整体较平整、细腻，存在少量机械擦伤；断口大致和螺钉的轴线方向垂直，具有氢脆型断裂的典型宏观特征。

图2 断裂螺钉及其螺帽断口的宏观形貌Fig.2 Macro morphology of fractured screw and screw head fracture

1.2 显微组织

将未断裂螺钉和断裂螺钉螺头剖开，经镶嵌、磨抛和4%(质量分数)硝酸酒精溶液腐蚀后，采用LEICA M205A型光学显微镜观察显微组织。由图3可以看出：断裂螺钉螺头表面存在渗碳层特征，断裂位置为靠近螺头的第一扣螺纹根部，断裂面大致和螺杆轴线垂直，螺头与螺杆的过渡圆弧半径为0.391 mm，符合技术要求；……