1 背景

某航空武器使用M8螺丝和六角锁紧螺母紧固尾翼。每个尾翼需要四组螺丝和螺母。用来紧固螺钉的扭矩为20N·m。有一次在施加扭矩的时候，两个螺母开裂。螺母采用低合金Ni-Cr-Mo钢制造，牌号为SAE 4340，经860℃淬火、550℃回火。最后，螺母镀镉并烘烤。

2 检验结果

2.1 目视检查

接收状态下的不合格螺母如图1所示。螺母沿纵轴断裂。

图1接收状态的失效螺母

2.2 断口形貌检查

扫描电镜下断口呈韧窝状形貌，沿夹杂物长串断裂断开(图2)。

图2 SEM断口观察呈现韧窝形貌，沿夹杂物长串断开

2.3 金相检查

制备了螺母样品的截面并在光学显微镜下进行了检查。样品中有大量的非金属夹杂物，也有一些较大的渣窝(图3和图4)。用2%硝酸酒精腐蚀，样品显示出回火马氏体组织(图5)。

图3样品显微照片显示有大量细长的硫化物和球状的氧化物包裹体。未腐蚀。

图4 样品的显微照片显示有一个大的渣窝。未腐蚀。

图5 样品显微组织为回火马氏体组织。腐蚀剂：2%硝酸酒精

2.4 硬度

在20公斤载荷下测量的平均维氏硬度为379 HV。

2.5 化学成分

3 讨论

化学分析、显微组织、硬度基本符合规范要求。螺母的夹杂物含量异常高；但是，用户并没有规定钢材中夹杂物的含量。较大的炉渣夹杂物也是影响材料纯净度的缺陷。夹杂物的撕裂和韧窝形貌表明失效是由夹杂物引发的过载破坏。大量的非金属夹杂物减少了产品的有效截面积，导致过载失效。

4 结论

螺母因过载失效，原因是材料清洁度不够。