M10-45H内六角紧定螺钉
断裂分析
据客户反映，由本公司供应的M10-45H紧定螺钉，安装过程中发生故障。

现状：M10-45H内六角紧定螺钉，在密封锁紧螺母安装过程中发生断裂；
安装过程：在部件上指定部位使用43~48N.m扭矩旋入紧定螺钉（作为限位螺钉使用），然后，在紧定螺钉露出端使用43~48N.m的终拧扭矩旋入密封锁紧螺母并拧紧，防止螺钉与基体之间的间隙造成介质渗漏。

一，失效件检测分析：
1，断口形貌宏观观察：
断面基本与轴线垂直，颜色灰色，颗粒细小均匀；放大10倍进行观测，未见目测可见原始裂纹。

2，机械性能检测：
沿轴线使用线切割方式制样，检测了纵向剖面的机械性能。

检测特性表面硬度芯部硬度芯部硬度未脱碳层深度
标准要求HV580max HV450~560 HRC45~53 0.806min
实测结果540HV0.3 530HV0.3 HRC49~50.5 无脱碳/渗碳机械性能符合GB3098.3对45H级螺钉的机械性能要求。

3，金相检测分析：
沿轴线使用线切割方式制样，检测了纵向剖面的金相组织。

如下图图1和图2。

图1
芯部金相x500
芯部金相组织：回火马氏体+回火屈氏体
图2
螺纹金相x200
螺纹部位金相：无脱碳层或渗碳层
4，化学成分分析：
合金钢SCM435: 0.35%C, 0.21%Si, 0.70%Mn, 0.013%P, 0.007%S, 1.04%Cr, 0.185%Mo
符合GB3098.3对45H级螺钉的材质要求。

失效件检测分析表明，该产品机械性能和使用材料完全符合GB3098.3标准要求
二，断裂原因分析：
对失效件的机械性能检测、金相组织检测、化学成分检测结果表明，产品完全符合标准规范。

对照标准GB/T 3098.3-2000，在标准条文内第一章，标准范围，对该产品的描述，第一段有明确：本标准规定了由碳钢或合金钢制造的、在环境温度为10-35℃条件下进行试验时，螺纹公称直径为1.6- 24m m的紧定螺钉及类似的不受拉应力的紧固件机械性能。

如下截图：
所以，按照标准，该产品不适于拉应力状态下使用。

同时，从产品机械性能要求分析，该产品也不适于拉应力状态下使用：该产品硬度要求HRC45~53，超出了受拉紧固件最高等级12.9级的硬度范围（HRC39~44），在该硬度下，产品的塑性不足；由于结构上本身带有可以视作缺口的螺纹，受拉状态下，更易于应力集中，使得产品承载能力大大低于产品实际强度。

结合用户提供的安装方式和密封要求，判定安装时，断裂部位承受了较强拉应力。

所以，分析认为，断裂原因在于使用不当。

三，对策建议：
1，如密封要求允许，降低密封螺母的安装扭矩（因为GB/T 3098.3-2000对M10-45H级螺钉不受拉应力时的保证扭矩规定为40N.m，考虑安装后螺钉受拉应力，同时，产品带缺口且塑性不良，建议安装扭矩定为不超过32N.m即控制在保证扭矩的80%）；
2，如果密封要求必须使用40N.m以上的安装扭矩，建议采取降低产品硬度要求（降低到12.9级紧固件的HRC39~44），以适应拉应力状态使用的目的；或者结合修订螺纹设计，使用降低应力集中程度的大螺纹底径大牙底圆弧的军用螺纹，降低产品硬度要求（降低到先进工业国家目前还没有建标的14.9级紧固件的HRC42~46），也能适应拉应力状态使用。

附件：GB3098.3-2000标准
2016/08/22。