高强度螺栓热处理后其抗疲劳度提升多少

高强度螺栓的疲劳强度一直以来都是受到重视的问题。有数据表明高强度螺栓的失效绝大多数是由于疲劳破坏引起的，且疲劳破坏时螺栓几乎无征兆，因此重大事故很容易在产生疲劳破坏时发生。

那么，热处理能够提升紧固件材料性能吗？使其疲劳强度提高多少？针对高强度螺栓越来越高的使用要求，通过热处理提高螺栓材料的疲劳强度更显十分重要。

1. 疲劳裂纹最先开始的地方称为疲劳源。疲劳源对于螺栓微观结构组织很敏感，能在很小的尺度下萌生疲劳裂纹。

2. 一般在3~5个晶粒尺寸内，螺栓表面质量问题是主要的疲劳源，大部分的疲劳始于螺栓表面或者亚表面。

3. 螺栓材料晶体内部存在的大量位错和一些合金元素或杂质，晶界强度差异，这些因素都有可能导致疲劳裂纹萌生。

研究表明，疲劳裂纹易发位置有：晶界、表面夹杂物或第二相颗粒、空洞，这些位置都与材料复杂多变的微观组织有关。如果热处理后能够改善微观组织，那么就能在一定程度上提高螺栓材料的疲劳强度。

在对螺栓疲劳强度进行分析时，发现提高螺栓的静载荷承受能力可通过提高硬度来实现，而疲劳强度的提高并不能通过提高硬度的方法。

因为螺栓有缺口应力会引起较大的应力集中，对于没有应力集中的样品提高硬度是能够提高其疲劳强度的。

1. 硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，是材料抵抗比它更硬物体压入的能力，硬度高低也同样反映了金属材料的强度、塑性的大小。

2. 螺栓表面的应力集中会降低其表面强度，在受到交变的动载荷时，在缺口应力集中部位不断发生微变形和恢复的过程，且其受到的应力远远大于无应力集中的部位，从而容易导致疲劳裂纹的产生。

合理控制晶粒尺寸以保证低温冲击功，也能获得较高的冲击韧性。

在材料内部如果存在一定量的晶须或第二项颗粒，这些加入的相便可以在一定程度上阻止驻留滑移带的滑移，从而阻止了微裂纹的萌生和扩展。

螺栓表面脱碳会降低淬火后螺栓的表面硬度、耐磨性，并显著降低螺栓疲劳强度。

1. GB/T3098.1标准中就有针对螺栓性能的脱碳试验，并规定最大脱碳层深度。大量的文献资料表明，由于不当的热处理方式，使得螺栓表面脱碳和表面质量下降，从而使其疲劳强度降低。

2. 在分析42CrMoA风电机组高强度螺栓断裂失效原因时，发现在头杆交接处是因为存在脱碳层。Fe3C在高温下能与O2、H2O、H2发生反应导致螺栓材料内部Fe3C的减少，从而增加了螺栓材料的铁素体相，降低螺栓材料强度，容易引发微裂纹。

在热处理过程中控制好加热温度，同时必须采用可控气氛保护加热能够很好地解决这一问题。从长远看能够节约资源，符合可持续发展战略。