六角螺栓，規(guī)格為M12×35，性能等級為8.8級，材質為SWRCH35K，表面電鍍鋅。螺栓安裝時，在安裝力不大的情況下發(fā)生斷裂。

  試驗過程與結果

對斷裂件進行檢查，斷裂件斷口起裂位置位于頭下圓角處，終斷區(qū)位于第一螺紋牙底，終斷區(qū)有輕微塑性變形，如圖13-86所示。

圖13-86  斷裂螺栓形貌

斷口宏觀檢查，斷面左側為一圓弧形區(qū)域，斷面較平坦，表面銹蝕嚴重，銹蝕區(qū)域約占整個斷面面積的三分之二；斷面右側為一斜斷面，表面深灰色，纖維狀，為新鮮斷口，斷口宏觀形貌，見圖13-87。

圖13-87斷口宏觀形貌

對斷口掃描電鏡觀察，銹蝕嚴重的圓弧形斷面外側有較多腐蝕產物，見圖13-88。

斷面圓弧區(qū)微觀形貌，表面氧化嚴重，見圖13-89。

對靠近圓弧邊緣區(qū)域進行能譜分析，該區(qū)域含有氧和鋅，見圖13-90。

圖13-88 斷面掃描電鏡照片

圖13-89 斷面圓弧區(qū)微觀形貌

圖13-90  斷面能譜分析

圓弧斷面與斜斷面交界處的背散射電子圖像，可見中間存在一條明顯的分界線，圓弧斷面表面氧化嚴重，顏色較深，見圖13-91。

斜斷面為新鮮斷口，顏色較淺，兩者交界處還有一條較深的二次裂紋，其微觀形貌如圖13-92所示。

斜斷面表面微觀形貌，表面拋物線形韌窩，并呈螺旋分布，推斷該區(qū)域是在扭拉載荷下發(fā)生斷裂，見圖13-93。

圖13-91  圓弧斷面與斜斷面交界處形貌

圖13-92  圓弧斷面與斜斷面交界處二次裂紋形貌

圖13-93  斜斷面微觀形貌

用直讀光譜法對螺栓進行化學成分分析，其化學成分滿足JIS G3507.1-2005標準中SWRCH35K鋼的要求。

對螺栓進行表面硬度及心部硬度檢測，檢測結果為290～315HV10，螺栓硬度在標準規(guī)定范圍之內。

螺栓金相組織為回火索氏體加鐵素體，鐵素體呈輕微帶狀分布，如圖13-94所示。

圖13-94 螺栓金相組織

  試驗過程與結果

螺栓的材質、硬度、組織都滿足技術要求，螺栓斷口圓弧裂紋和斷裂與螺栓的材質、硬度、組織無關。

螺栓斷口分為兩個區(qū)域，其中一個區(qū)域的弧形斷面陳舊，表面氧化嚴重，且邊緣附近含有氧和鋅，該圓弧裂紋存在于電鍍之前，電鍍時滲入了鋅；

該螺栓規(guī)格為M12，采用線材冷鐓成型，成型后螺紋搓絲，然后熱處理，無其他加工工序，該裂紋位于螺栓的應力集中的頭下圓角處，不是原材料裂紋，也不是加工裂紋，只能是淬火時產生的淬火裂紋。

淬火裂紋主要是由于熱處理工藝不當或熱處理操作不當造成。

斷口起裂位置位于螺栓的應力集中的頭下圓角處，弧形斷面沒有斷裂前是一橫向裂紋，為典型的淬火裂紋，在隨后的回火中被氧化，電鍍時滲入鋅。

由于該裂紋較深，占到整個螺栓截面的三分之二左右，使得螺栓的有效承載面積顯著降低，其承載的強度不大，當安裝扭矩超過其承載強度時便發(fā)生斷裂，因此最終斷裂區(qū)形貌表現(xiàn)為扭拉斷裂。

  結論與啟示

（1）由于螺栓存在較深的淬火裂紋，使其在安裝扭轉載荷不大的情況下發(fā)生斷裂

（2）螺栓存在較深的淬火裂紋是由于熱處理工藝不當造成。

（3）螺栓熱處理時要嚴格按熱處理工藝操作，當發(fā)現(xiàn)問題時，增加目視檢查和探傷檢查