取3件裂紋件進行宏觀檢查，3件故障件均在螺栓六角頭端面上的凸臺上有弧形裂紋，如圖13-48所示。

圖13-48 頭部凸臺上有弧形裂紋件

螺栓裂紋均處于頭部凸臺處，呈圓形或由幾條圓弧形裂紋交錯而成，裂紋大致與頂部圓形凹面同心。

將試樣縱向切開，觀察到裂紋附近晶粒流線正常，裂紋由上向下擴展，一直延伸到頭部下方，某些部位有分支小裂紋，裂紋的線條剛健有力，尾端尖細，如圖13-49所示。

 圖13-49   裂紋處縱向截面低倍組織

將裂紋件的裂紋打開，對裂紋表面進行掃描電鏡觀察和能譜成分分析。裂紋表面為典型的冰糖狀沿晶開裂，表面有輕微氧化，見圖13-50。

對裂紋件進行低倍缺陷及流線檢查，用線切割將試樣頭部端面切除兩毫米取頭部橫截面，將另一試樣沿軸線剖開取縱向截面，將試樣置于1:1鹽酸水溶液中熱浸蝕，觀察螺栓的低倍組織缺陷及流線。

螺栓頭部橫截面的低倍組織，可見螺栓中心部位存在針孔狀疏松，而邊緣部位因經(jīng)過鐓打，大部分疏松已被鍛合，但靠近邊緣部位的裂紋較明顯，裂紋附近未發(fā)現(xiàn)低倍缺陷，圖13-51所示。

螺栓頭部縱向試樣經(jīng)酸蝕后，頭部流線沿外形分布，流線合格，如圖13-52。

圖13-50 裂紋表面掃描電鏡分析

圖13-51   螺栓頭部低倍組織

圖13-52  螺栓頭部流線

對螺栓頭部進行金相檢查， 螺栓頭部凸臺處的金相組織，為回火索氏體，見圖13-53。

螺栓頭部凸臺處表面金相組織，表面脫碳，脫碳層厚度約為0.1mm，見圖13-54。

圖13-53 螺栓凸臺處的金相組織         圖13-54 螺栓凸臺處表面的金相組織

裂紋處的金相檢查，裂紋兩側組織均為回火索氏體，未見碳勢異常，無脫碳，見圖13-55（裂紋處的白灰色顆粒為制樣時留下的異物）

圖13-55  裂紋兩側金相組織

對斷裂件不同部位進行顯微硬度梯度試驗，檢測結果：頭部凸臺處表面硬度梯度，結果顯示，在距表面1mm范圍內硬度低于250HV，這是由于該處表面脫碳所致，心部硬度為350HV左右。

對斷裂件進行夾雜物檢查，根據(jù)GB/T 10516-2005標準進行評定，試樣中存在輕微D類（球狀氧化物）夾雜，但夾雜物較為分散，并未見在裂紋附近偏聚，如圖13-56所示。

圖13-56 裂紋附近夾雜物

用直讀光譜法對斷裂件進行化學成分分析，其化學成分符合JIS G3507.1-2005標準中SWRCH35K鋼的要求。

13.6.3   結論與啟示

裂紋件的裂紋與材質、硬度、金相組織、夾雜物等無關。與頭部成型和切六方應力、熱處理有關。

該批螺栓頭部變形大，由于設計成一凹面，在凹面與凸臺過度處易造成應力集中。頭部經(jīng)冷鐓變形后沖切六方成型，由于螺栓頭部變形大，六方?jīng)_切后在凸臺處的變形應力過大，經(jīng)熱處理后在凸臺處產生淬火裂紋。

裂紋走勢剛健有力，尾端尖細，裂紋兩側組織無異常，無脫碳，該裂紋為淬火是形成的裂紋 。

對裂紋表面進行掃描電鏡觀察和能譜成分分析，裂紋表面為典型的冰糖狀沿晶開裂，表面有輕微氧化，也進一步確定該裂紋為淬火裂紋。

如果故障件裂紋是在淬火前就有的，則故障件經(jīng)淬火后的裂紋就會有氧化，兩側組織就會有一些異常，另外，故障件表面已有脫碳，裂紋兩側組織也會有脫碳，但該故障件裂紋無脫碳，裂紋兩側組織也無差異，說明了該裂紋為淬火裂紋。

13.6.3  結論與啟示

（1）螺栓頭部凹面外側凸臺上的弧形缺陷為淬火裂紋。

（2）螺栓頭部變形大成型后內應力過大，熱處理前需要去除內應力，建議這類螺栓，頭部成型后采用去內應力回火，然后在進行熱處理。