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　　疲勞斷裂失效總是使螺栓完全斷裂，并且沒(méi)有前兆，很難進(jìn)行預(yù)防性的保養(yǎng)。因此，深入了解這種失效形式，對(duì)于實(shí)際防止疲勞斷裂失效是有益的。疲勞斷裂失效總是發(fā)生在螺栓頭與螺栓體連接處、螺栓桿部螺紋終止處、以及第一個(gè)螺紋咬合螺母處。而螺栓靜態(tài)破壞也常常發(fā)生在這三個(gè)地方。

　　1994年10月，差速器殼螺栓，在某用戶(hù)的EQ1092F型汽車(chē)行使里程達(dá)到23376公里時(shí)，差速器殼螺栓發(fā)生斷裂，并損壞主減速器。宏觀觀察差速器殼螺栓，螺栓斷裂部位在螺栓頭與桿部交接的退刀槽處;觀察斷口形貌，斷口上疲勞貝紋線約占整個(gè)斷口面積的90%左右，外觀粗糙的最后一次性斷裂區(qū)，約占整個(gè)斷口面積的10%左右。疲勞貝紋線的起源處，即疲勞源區(qū)平滑光整。在裂紋源向下對(duì)應(yīng)的桿部局部區(qū)域被磨損光滑發(fā)亮，并有明顯的凹痕;而接近螺紋段的螺桿發(fā)生彎曲;擰下螺母，螺紋部分沒(méi)有明顯的缺陷;在宏觀放大鏡下觀察退刀槽及其附近區(qū)域，發(fā)現(xiàn)有明顯的車(chē)削加工刀痕。

　　該螺栓斷口為疲勞斷口，疲勞貝紋線占整個(gè)斷面的大部分，一次斷裂區(qū)較小，說(shuō)明該螺栓在斷裂前所承載的載荷不大。從螺栓桿部受損情況來(lái)看，應(yīng)是螺栓裝入差速器殼的螺孔中時(shí)，由于螺孔的偏斜，使螺栓在裝配緊固后，螺栓桿部與螺栓孔壁接觸受力，而使承受著復(fù)雜應(yīng)力的頭桿過(guò)渡圓角處的應(yīng)力集中變得更大，以致在此處的車(chē)削加工刀痕缺陷誘發(fā)下產(chǎn)生裂紋源;隨后在不大的循環(huán)交變拉應(yīng)力作用下，疲勞裂紋逐漸擴(kuò)展而在斷面上形成較大區(qū)域的疲勞貝紋線;當(dāng)最后的零件材料不能承受螺栓的負(fù)載時(shí)，零件便發(fā)生突然的完全斷裂，形成最后的粗糙的一次性斷裂區(qū)。差速器殼螺栓斷裂后，影響差速器的正常運(yùn)行。

　　分析該螺栓斷裂的起因，螺栓與螺栓孔壁接觸受力和螺栓在因力集中的頭桿過(guò)渡圓角處有明顯的車(chē)削加工刀痕。在循環(huán)交變拉應(yīng)力的作用下最終發(fā)生疲勞斷裂。螺栓受循環(huán)交變載荷發(fā)生疲勞斷裂時(shí)，負(fù)載的大小要低于螺栓靜態(tài)破壞所需要的負(fù)荷極限值。在零件應(yīng)力集中的部位，零件材料的機(jī)械性能減低，因循環(huán)交變載荷的作用，在零件材料表面局部微區(qū)域缺陷處(如車(chē)削加工刀痕)，材料發(fā)生微區(qū)域的塑性屈服，并形成初期的只在部分晶粒的局部地方出現(xiàn)的細(xì)滑移;隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增多，這些細(xì)滑移帶將加深加寬，從而引起周?chē)�其它地方也出現(xiàn)新的局部滑移帶。在交變載荷的作用下，這種不均勻的滑移通常集中在金屬材料的表面、金屬的晶界等處，并在該處形成疲勞裂紋核心。如本例中的螺栓就是在應(yīng)力集中的頭桿過(guò)渡圓角材料表面缺陷處(如車(chē)削加工刀痕)產(chǎn)生疲勞裂紋核心的。在循環(huán)交變拉應(yīng)力作用下，由疲勞裂紋核心以穿晶斷裂的形式使裂紋擴(kuò)展，并產(chǎn)生疲勞輝紋，在宏觀斷面上即可看到貝紋線。疲勞裂紋擴(kuò)展至最后即貝紋線消失處，在零件所受負(fù)荷超過(guò)最后材料的承載能力時(shí)，螺栓完全斷裂，宏觀斷面上形成最終的一次性斷裂區(qū)。