1Cr18Ni9Ti是一种较典型的18-8型奥氏体不锈钢，具有良好的塑性和韧性，加工硬化速率较高，只能通过冷加工提高强度，目前在航空、航天领域应用广泛。

某公司产生的标准GB/T 819.2—2016，规格M3×12，材质1Cr18Ni9Ti沉头螺钉，在装配后做耐久振动试验时，20余件全部断裂。断裂件整体形貌如图1所示。

由图1可知，断件未发生明显塑性变形，断口较为平齐，呈灰白色，未见腐蚀特征，断面1/3处有一台阶，裂纹源位于台阶两侧，源区呈光亮色，有扩展台阶。下面就和小编一起看看不锈钢螺钉断裂失效分析。

1、分析验证

（1）断口微观分析

断裂件微观断口形貌特征如图2所示。从图2中可以看出：裂纹源区由于磨损严重，看不出具体形貌;扩展区呈典型的疲劳条带。由此可知，此螺钉断裂方式为疲劳断裂。

（2）显微组织分析

断口处显微组织为奥氏体基体上存在的滑移特征，组织为冷变形组织，未发现异常;未发现对力学性能影响较大的非金属夹杂物;断口附近螺纹牙根处存在微观裂纹，裂纹垂直于牙根沿径向扩展，其余部位未发现折叠、裂纹、发纹等。

通过显微组织分析，螺栓表层存在白亮层，厚度约为40μm，对白亮层进行显微硬度分析，结果见表1。

表1 白亮层硬度值

（3）力学性能分析

对断裂件及同批次完好件做硬度分析，具体试验结果见表2。

表2 硬度值 (HV3)

断裂件越靠近断口处硬度值越高，表明断口处产生冷作硬化;完好件硬度值基本一致，未见明显差异。

对同批次完好件进行拉伸、破坏扭矩试验，具体试验结果见表3。

表3 拉力和破坏扭矩

依据GB/T 819.2—2016、GB/T 3098.6—2014技术条件，破坏拉力不满足标准要求，而破坏扭矩在标准值下限。

（4）对比验证

为进一步分析螺钉断裂原因，对同批次完好件进行扭断和拉断试验。

通过对比，扭断断口呈旋转特征，而拉断断口明显产生缩颈，且断口均呈灰色特征。微观断口均为韧窝形貌，与断裂件断口明显存在较大差异。

2、分析与讨论

从断口上看，断裂螺钉断口平齐，未发现明显塑性变形;微观断口分析，裂纹扩展区存在疲劳条带，该螺钉断裂方式为疲劳断裂；显微组织未发现过热、过烧现象，表层存在白亮层，白亮层显微硬度较高，可能采用的是氨气分解光亮固溶处理工艺，造成螺钉表面轻微渗氮。

从力学性能上看，心部硬度较低，依据HB0-94-77换算成抗拉强度约为450MPa，不满足GB819.2—2016中规定的A2-70要求。破坏拉力值较低，小于标准值;而破坏扭矩在标准值下限，螺钉表面存在硬化层对扭矩影响较大。

3、结语

综上所述，该断裂产品性能与GB819.2—2016中规定的A2-70性能等级不符。螺钉断裂方式为疲劳断裂。由于产品强度较低，安装后做耐久振动时，受双向弯曲载荷作用，在螺钉两侧牙根部位形成裂纹，裂纹进一步扩展直至相交断裂形成台阶。建议在使用前对螺钉性能进行复查，确保满足产品标准要求。

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