緊固件失效原因很多，由于設(shè)計不當、材質(zhì)不良、制造和裝配不佳、使用和維護不當以及環(huán)境因素的影響等都會使零件失效。如何找到失效原因，這就必須掌握緊固件的失效分析方法。

緊固件的失效原因是多方面的，有的失效原因在某一過程起主要作用，有的起次要作用，必須在分析中找出起主要作用的原因，重點是對失效零件斷口和使用受力狀態(tài)進行分析，找出典型特征和相關(guān)因素，并進行驗證，證明在失效過程中起作用的主要因素，最后確定造成失效的原因。

緊固件的失效分析方法，歸納起來有如下幾個方面：

(1) 外觀與斷口分析

通過對失效件的外觀檢查，找出典型失效特征，并初步判斷引起失效的一系列因素和主要因素。通過宏觀和微觀斷口檢查分析，初步判斷屬于何種失效類型。

(2) 失效原因分析

失效分析時單純從用材、加工、使用之中某一方面尋找原因是不夠的，應(yīng)多方面著手，盡可能詳細調(diào)查失效件的設(shè)計、材質(zhì)、制造、使用和裝配受力等情況。

(3) 受力原因分析

緊固件的失效首先考慮所受應(yīng)力情況，從緊固件的設(shè)計應(yīng)力和實際裝配應(yīng)力、服役受到的拉伸應(yīng)力、拉-拉交變應(yīng)力等諸方面進行分析、特別要分析設(shè)計使用應(yīng)力和實際服役應(yīng)力是否一致，裝配預(yù)緊力是否合適和過大，現(xiàn)場裝配是否采用限力搬手及限力搬手是否超標，未采用限力搬手裝配時可模擬裝配情況估計裝配應(yīng)力并找出裝配應(yīng)力與設(shè)計應(yīng)力的差別。

螺栓裝配后受到拉應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用，使用過程中可能還會受剪切應(yīng)力、振動、交變應(yīng)力等。失效分析需要對裝配過程和使用過程的安裝力、使用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、拉應(yīng)力、有否交變應(yīng)力等進行逐一分析包括應(yīng)力類型、幅值大小和各種應(yīng)力復(fù)合作用作全面分析，找出導(dǎo)致緊固件失效的主導(dǎo)應(yīng)力機理。

(4) 斷口顯微特征分析

緊固件斷口主要有塑性斷口（包括扭斷斷口）、脆性斷口、疲勞斷口、氫脆斷口，根據(jù)斷口特征進行分析。

A. 塑性扭斷斷口分析

考慮設(shè)計強度是否偏低，不能滿足裝配和使用應(yīng)力的要求；材料強度級別選用是否合適以及原材料各項性能指標是否合格，使緊固件性能指標降低。熱處理淬火是否溫度偏低時間偏短、回火溫度是否過高，造成緊固件性能降低。綜合分析造成在裝配和使用中發(fā)生韌性斷裂和扭轉(zhuǎn)斷裂的主要原因。設(shè)計強度偏低、材料選用強度等級偏低、原材料冶金缺陷等級超標和表面質(zhì)量不合格、熱處理淬火溫度低時間短和/或回火溫度過高造成零件強度偏低等等，是最常見的強度偏低不能滿足裝配和使用應(yīng)力的要求、造成塑性過載斷裂或塑性扭轉(zhuǎn)斷裂的幾種失效情況。

B. 脆性斷口分析

考慮淬火溫度是否過高造成組織粗大，回火溫度是否過低造成回火不足，回火操作是否不當造成回火脆性，材料是否用錯造成的熱處理工藝不當，從這些原因中找出引起脆性斷裂的主要原因。在排除有關(guān)設(shè)計和選材失誤的情況后，淬火溫度過高保溫時間過長和/或回火操作不當（溫度偏低、時間不足造成組織轉(zhuǎn)變不完全應(yīng)力釋放不徹底即回火不足，回火冷卻不當造成回火脆性），等等，是最常見脆性斷裂的原因。

C. 疲勞斷口分析

疲勞斷裂是一種危險的失效方式，最終斷裂在瞬時發(fā)生，對于重要構(gòu)件可能造成設(shè)備和人員損失。疲勞斷裂是由裂紋的形核萌生、擴展及最終瞬時斷裂三個過程組成。因此，對疲勞斷裂螺栓，要根據(jù)斷裂部位和斷口特征進行仔細分析，找出疲勞斷裂的原因。

螺栓頭桿處疲勞斷裂原因可能有：A所列各項原因造成緊固件強度偏低；鐓制頭部流線不好造成頭部強度偏低；螺栓頭下圓角未滾壓使圓角處表面強度偏低。螺栓桿部或螺紋處疲勞斷裂原因可能有：選材強度等級偏低、尺寸超差、螺紋折疊、螺紋上臺等。

D. 氫脆斷口分析

氫脆斷裂是脆性斷裂的一種，特別是某些高合金材料制作的緊固件具有氫脆敏感性。發(fā)生氫脆斷裂原因可能是經(jīng)過電鍍、鍍鋅等等表面處理和/表面處理后未除氫或除氫不徹底。通過微觀斷口特征分析，找出氫脆斷口和一般脆性斷口的區(qū)別，進行氫含量檢測，進一步判斷氫脆開裂或“氫致遲滯斷裂”。

(5) 綜合原因分析方法

A. 斷裂源分析：裂紋形核源處可能是表面脫碳氧化、雜夾、折疊等材料缺陷；也可能是刀痕、鐓鍛缺陷、損傷、裂紋、折疊等加工缺陷。

B. 根據(jù)緊固件制作流程，分析設(shè)計、材料選用、加工工藝等各個工序中引起失效的環(huán)節(jié)。

根據(jù)斷口特征分析，在設(shè)計、材料、冷熱加工工藝、裝配和服役應(yīng)力大小等因素中找出引起失效的主要原因。

C. 對故障件和同批產(chǎn)品的性能、組織、成分等進行對比檢查，確定是產(chǎn)品個案還是批次產(chǎn)品問題，進一步分析主導(dǎo)失效原因。

D. 對緊固件的熱處理工藝包括溫度時間氣氛等是否達到工藝要求，如不銹鋼高溫合金緊固件固溶處理或淬火加熱過程中是否采用保護氣體，保護氣體的純度流量是否達到工藝要求，結(jié)構(gòu)鋼緊固件調(diào)質(zhì)組織是否為回火索氏體，顯微組織是否粗大，組織轉(zhuǎn)變是否充分，等等各方面進行檢查分析。

緊固件的熱處理加工對于產(chǎn)品質(zhì)量水平有特殊重要意義，因此，失效分析對熱處理工序檢查要深入詳細，包括：溫度、時間等工藝參數(shù)；不銹鋼、高溫合金緊固件固溶處理或淬火加熱過程的保護氣氛純度、流量等工藝參數(shù)；結(jié)構(gòu)鋼緊固件回火溫度、時間等工藝參數(shù)?？疾鞜崽幚砉に?，除檢查設(shè)備和工藝外，還要進行產(chǎn)品金相顯微組織分析，確定熱處理工藝達到合格的晶粒度和金相組織。