兩缸蓋螺栓(分別編1號(hào)和2號(hào))斷裂位置均在桿部和頭部交接處，裝配擰緊時(shí)螺栓主要受扭轉(zhuǎn)載荷，此時(shí)，主應(yīng)力與軸線成45°，而切應(yīng)力則與軸線垂直。從斷口看，裂紋開(kāi)始區(qū)與軸線成45°角，表現(xiàn)為扭轉(zhuǎn)時(shí)的正斷斷口，是正應(yīng)力作用的結(jié)果。而瞬斷區(qū)與軸線垂直，瞬斷區(qū)面積占總斷口面積的絕大部分，說(shuō)明斷裂時(shí)應(yīng)力較大或材料強(qiáng)度不足。
2.2　化學(xué)成分和顯微組織分析
螺栓材料牌號(hào)為40Cr鋼，硬度要求32～38HRC，金相組織要求1～3級(jí)(JB/T8837-2000)。經(jīng)檢驗(yàn)，1號(hào)缸蓋螺栓化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 符合GB/T3077-1988之規(guī)定，見(jiàn)表1。兩螺栓基體組織均為細(xì)的回火索氏體，按JB/T8837-2000評(píng)定，組織為1級(jí)，符合其1～3級(jí)之技術(shù)條件規(guī)定。邊緣組織中晶界清晰可見(jiàn)，但其顏色明顯比其它部位淺，估計(jì)表面存在脫碳層，其中2號(hào)螺栓更為明顯，見(jiàn)圖1。
兩螺栓均殘留帶狀組織，帶狀組織中還有非金屬夾雜物，1號(hào)螺栓的帶狀組織見(jiàn)圖2，其間的硫化物類夾雜物清晰可見(jiàn)，但均在規(guī)定范圍之內(nèi)。
2.3　顯微硬度測(cè)試
經(jīng)磁粉探傷，未發(fā)現(xiàn)磁痕。經(jīng)測(cè)定，1號(hào)螺栓硬度值為34HRC，2號(hào)螺栓硬度值為36HRC和37HRC，符合32～38HRC技術(shù)條件規(guī)定。由于螺栓已經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，所以僅根據(jù)金相組織來(lái)判定邊緣是否存在脫碳層似乎尚缺證據(jù)。為證實(shí)邊緣是否存在脫碳層，對(duì)邊緣和中心部位進(jìn)行了顯微硬度測(cè)試。

邊緣硬度低于中心硬度，進(jìn)一步證實(shí)了邊緣存在脫碳層。邊緣碳含量的降低，使侵蝕程度下降，因而顏色較淺且晶界清晰可見(jiàn)。雖然螺栓在調(diào)質(zhì)后對(duì)其表面進(jìn)行了機(jī)加工，以去除熱加工所產(chǎn)生的脫碳層，但在桿部與頭部交接處往往難以用機(jī)械加工去除脫碳層，結(jié)果在桿和頭部的交接處保留了脫碳層。
2.4　分析與討論
由于最大應(yīng)力位于螺栓邊緣，而邊緣存在脫碳，降低了邊緣的強(qiáng)度。雖然螺栓允許存在一定量的脫碳層，但脫碳層的存在對(duì)螺栓服役總是不利的。由于裂紋源于脫碳處，那么脫碳則成為該螺栓斷裂失效的主要因素之一。