汽车发动机螺栓断裂失效分析报告

失效分析案例

在汽车运行过程中，发动机螺栓起着至关重要的连接与固定作用。然而，当车辆路过颠簸路面时，汽车发动机螺栓却可能出现断裂情况，这不仅影响汽车的正常行驶，还可能带来安全隐患。今天，我们就以一个实际案例，深入探讨汽车发动机螺栓断裂的原因及解决方案。

案例背景

此次送检的汽车发动机螺栓，与底座一体成型，材质选用常见的40Cr。该螺栓设计硬度要求在 32-39HRC 之间，采用调质处理（淬火 + 510℃回火）工艺，表面还进行了达克罗处理以增强防腐性能。但在道路测试中，车辆路过颠簸路面时，螺栓在与底座连接处的齿根底部发生断裂，不仅影响车辆的正常行驶，更凸显潜在的质量安全隐患。

检测方案

为找出螺栓断裂的真正原因，我们制定一套细致可行的试验方案，从多个方面对送检螺栓展开深入检测分析。

断口形貌观察

利用扫描电子显微镜（SEM）搭配 EDS（能谱仪）以及 3D 显微镜，对螺栓断口表面进行宏观和微观观察。宏观上，多个螺栓断面无明显颈缩，整体平齐且有明显贝壳纹，这是典型的疲劳断裂特征。微观观察发现，裂纹源位于螺栓边缘齿根底部，扩展区有明显疲劳辉纹，终断区呈现准解理断裂特征，进一步证实了疲劳断裂的判断。

切片观察

通过金相显微镜对抛光态和腐蚀态切片进行观察。结果显示，裂纹源附近螺牙根部裂纹内无达克罗层，说明裂纹并非在达克罗处理前产生；断口位置基体无较大气孔和夹杂物；但 1#螺栓螺牙和芯部组织为呈带状分布的铁素体 + 珠光体，并非调质处理应有组织。

材质与硬度分析

使用火花原子光谱仪测试金属元素化学成分，结果显示断裂螺栓化学成分符合 40Cr 的规格要求。然而，维氏硬度计测试发现，螺栓芯部硬度低于管控下限。

原因分析

综合上述各项测试结果，螺栓组织呈现带状分布的铁素体 + 片状珠光体，与调质处理（淬火 + 高温回火）应有的组织形态不符，螺栓整体强度不足。在车辆行驶过程中，螺栓受力时，薄弱的齿根根部无法承受集中应力，进而引发断裂。

改善建议

找到问题根源，解决方案也就有方向。针对此次螺栓断裂问题，我们建议改善螺栓热处理工艺，增加调质处理，以提高螺栓整体力学性能。

常见问答

声明

上述图片数据仅供参考，具体以实物实际测量结果为准。本项目图文所展示分析检测案例，均为特定条件与情境下的个别案例，无法穷尽所有可能情形，不具普遍代表性，亦不构成对检测服务效果的承诺或保证。鉴于不同产品（涵盖材料、元器件、零组件、设备等）的特性差异，如需检测，请拨打总机热线4008452188，以获取专业建议。

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