Trong các kết nối bu lông, có một loại vết nứt được gọi là vết nứt do mỏi. Gãy xương do mỏi chủ yếu xảy ra trong môi trường-rung động có chu kỳ dài hạn. Tương tự như hiện tượng giòn do hydro, vết nứt của nó xảy ra đột ngột nhưng về cơ bản cả hai đều khác nhau-gãy do mỏi là kết quả của hư hỏng tích lũy dưới-tải trọng theo chu kỳ dài hạn, trong khi hiện tượng giòn do hydro là vết nứt giòn do nguyên tử hydro gây ra. Hiện nay, chưa có công nghệ nào có thể dự đoán trước thời điểm chính xác bu lông sẽ bị gãy do mỏi. Vì vậy, các biện pháp phòng ngừa phải được thực hiện ngay từ những giai đoạn ban đầu như thiết kế, lựa chọn vật liệu và lắp đặt.
Mỗi bu lông đều có tuổi thọ sử dụng. Mặc dù một số bu lông có thể được tái sử dụng nhưng chúng không thể sử dụng vô thời hạn. Khi bu lông ở trong điều kiện vận hành vượt quá tải trọng thiết kế trong thời gian dài thì khả năng bị gãy do mỏi tăng lên đáng kể. Những vết nứt như vậy không chỉ gây hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị sản xuất mà còn có thể dẫn đến tai nạn mất an toàn trong trường hợp nghiêm trọng.
Vậy tại sao bu lông lại bị gãy do mỏi? Cách hiểu tương đối nhất quán trong ngành như sau: dưới tác động của tải trọng tuần hoàn (chẳng hạn như rung động và áp suất xen kẽ), ứng suất có xu hướng tích tụ tại các khu vực tập trung ứng suất của bu lông (ví dụ: rễ ren và phần chuyển tiếp giữa đầu và thân bu lông). Nếu các thành phần phù hợp có độ lệch kích thước hoặcchốtđược lắp đặt với tải trước không phù hợp (quá chặt hoặc quá lỏng), sự mất cân bằng ứng suất cục bộ sẽ càng trầm trọng hơn. Khi ứng suất tích lũy vượt quá giới hạn mỏi của vật liệu và độ dẻo của vật liệu không đủ để bù đắp thiệt hại này, các vết nứt nhỏ sẽ dần hình thành bên trong bu lông. Khi số chu kỳ tăng lên, các vết nứt tiếp tục lan rộng; khi chúng đạt đến điểm tới hạn, bu lông sẽ đột ngột bị gãy. Những gì chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường là "vết nứt đột ngột" thực chất là kết quả của quá trình-tích tụ vết nứt lâu dài và lan truyền dần dần. Quá trình hoàn chỉnh có thể được tóm tắt như sau: ứng suất tuần hoàn tác động lên các điểm tập trung ứng suất của bu lông → xé dần ma trận bu lông → hình thành các vết nứt nhỏ → vết nứt lan truyền đến điểm tới hạn → bu lông bị gãy đột ngột.
Đây là một trong những lý do tại sao bu lông cần phải được kiểm tra độ bền kéo trước khi sử dụng. Mặc dù thử nghiệm độ bền kéo mất một thời gian ngắn nhưng nó cho phép đánh giá sơ bộ các tính chất cơ học cơ bản của bu lông bằng cách quan sát vị trí vết nứt (nếu vết nứt xảy ra tại các khu vực tập trung ứng suất như rễ ren hoặc phần chuyển tiếp-đầu chuôi, cần phải cảnh giác với nguy cơ mỏi) và ghi lại lực đứt. Nếu lực gãy của bu lông trong thử nghiệm thấp hơn đáng kể so với tiêu chuẩn thiết kế thì không nên sử dụng lô bu lông này.
Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ môi trường cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ mỏi của bu lông. Nếu bu lông được sử dụng trong môi trường có nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp hoặc dao động nhiệt độ xen kẽ thường xuyên, nó sẽ đẩy nhanh quá trình hư hỏng do mỏi của vật liệu. Khi kết hợp với sự ăn mòn của bu lông bởi môi trường ăn mòn trong không khí (như hơi ẩm và phun muối), khả năng gãy do mỏi sẽ tăng thêm.
Hầu hết các rủi ro gãy xương này đều liên quan đến khả năng thích ứng của vật liệu với các điều kiện vận hành. Chúng tôi có thể giảm khả năng gãy do mỏi bằng cách tối ưu hóa quy trình sản xuất: khi điều kiện cho phép, trình tự xử lý bu lông có thể được điều chỉnh-trước tiên, phôi bu lông trải qua xử lý nhiệt (làm nguội và tôi luyện), sau đó thực hiện cán ren (quy trình truyền thống trong một số trường hợp là cán ren sau đó là xử lý nhiệt. Tuy nhiên, đối vớibu lông có độ bền-cao, xử lý nhiệt trước khi cán ren có thể làm giảm nồng độ ứng suất bổ sung gây ra trong quá trình xử lý ren, từ đó cải thiện khả năng chống mỏi). Ngoài ra, các bu lông có ren hoàn toàn có thể được thay thế bằng các bu lông có ren một phần. Xét cho cùng, phần thân trơn của bu lông không có cấu trúc ren, dẫn đến sự phân bố ứng suất đồng đều hơn và khả năng chống mỏi tốt hơn nhiều so với phần có ren.
