微診斷——螺母緊固件卡死失效分析

螺母緊固件是被廣泛使用的緊固件之一，它具有較強的通用性，互換性。然而，由于螺紋緊固件品種繁多，使用環境及產品要求相差甚遠，所受載荷復雜，導致緊固件失效。所以實際選擇過程中應當慎重。

收到某樣品為螺母緊固件，螺母擰上去之后卡死，樣品照片見圖1所示。同時客戶分別將國產螺母、進口螺母以及失效螺母委托我司對該樣品進行對比分析。該材料牌號為45#鋼。

圖一

微診斷™微譜失效分析平臺技術專家將失效螺母和螺栓縱截面剖開，表面拋光，肉眼可見螺栓與螺母已卡死，見圖2所示。

采用體式顯微鏡對樣品截面位置進行放大觀察，檢測結果見圖3~圖6所示。

由圖3~圖6可知：螺栓和螺母絲牙表面均出現劃傷，絲牙外形不完整，破壞較嚴重。部分金屬劃傷掉落，卡在螺栓絲牙部（如圖5黃色虛線框所圈）。其中圖7~圖8為國產螺母、進口螺母間距測試示意圖。 

隨后，技術專家分別對失效螺母、國產螺母、進口螺母取樣，并對樣品進行螺紋間距檢測，檢測結果見表1所示。

依據國標GB/T 4340.1-2009《金屬維氏硬度試驗第 1 部分：試驗方法》，分別對失效螺母、國產新螺母、進口螺母取樣，并對樣品絲牙表面進行維氏硬度測試，檢測結果見表2所示。

采用掃描電鏡對生銹卡死螺栓和螺母絲牙表面進行形貌觀察和EDS成分分析，檢測結果見圖9～圖12所示。

SEM檢測結果表明：生銹卡死螺母絲牙表面均可見梨溝狀擦傷痕跡和微裂紋、氧化生銹痕跡及顯微孔洞。微裂紋主要由于絲牙表面金屬刮傷、擠壓形成。

技術專家們采用直讀光譜儀，按照檢測標準GB/T4336-2016（含標準第一號修改單）分別對失效螺母、國產新螺母、進口螺母三者進行化學成分分析，檢測結果見表3所示。

宏觀觀察結果發現失效螺栓和螺母絲牙表面均出現劃傷，絲牙外形不完整，破壞較嚴重。部分金屬劃傷掉落，卡在螺栓絲牙部。經過SEM觀察發現，失效螺母絲牙表面可見梨溝狀擦傷痕跡、微裂紋及顯微孔洞。

微譜已積累多年的失效分析技術經驗，并通過微觀成分分析、材料表征、性能測試、缺陷定位、可靠性驗證等手段，建立了為材料、電子元器件及模組、PCB/PCBA、系統及總成等領域提供綜合解決方案的微診斷™微譜失效分析平臺。同時建立了完善的譜圖數據庫，可為產品在研發生產、儲存運輸、終端使用過程中發生的失效提供專業性解決方案，如有相關需求，歡迎詳詢！