六角螺栓裂纹形貌金相分析

10.9级内六角圆柱头螺栓，规格为M36×255，35CrMo钢制作，表面电镀黄锌。成检荧光磁粉探伤时，发现螺栓杆部有一长条纵向裂纹。

16.3.1  试验结果与分析

螺栓荧光磁粉探伤时，发现在螺栓杆部有一条纵向直线裂纹（箭头处），长约37mm；在螺纹部分并没有发现裂纹，见图16-10、图16-11。

图16-10  螺栓形貌                      图16-11  磁粉探伤裂纹形貌  

对螺栓进行直读光谱化学成分分析，结果符合《GB/T 3077-1999》标准35CrMo钢要求。

对螺栓进行硬度试验，按照《GB/T 3098.1-2000》的试验要求，测得硬度值为36.5HRC，符合10.9级强度等级要求。

金相组织检查：在杆部裂纹处切取样块进行组织检查，裂纹宽度约为0.02mm，深度约0.41mm，且裂纹与外表面基本成锐角。在裂纹附近可发现轻微脱碳，杆部外表面发现脱碳，脱碳层深度约为0.095mm，见图16-12。

裂纹尖端较圆钝，并有细小分叉，裂纹向材料内部延伸势，其中有暗灰色夹杂物，见图16-13。

杆部裂纹附近的显微组织为回火索氏体+少量铁素体，见图16-14。

对裂缝外来物质进行能谱分析显示主要元素为碳和氧，可能是轧制或拉丝润滑用的油脂物等，见图16-15。

图16-12  裂纹形态 100×              图16-13  裂纹尖端  400×

            图16-14  显微组织  500×

图16-15  裂缝夹杂物能谱分析

16.3.2  分析与讨论

螺杆的化学成分、硬度试验、金相组织都满足技术要求，说明缺陷与螺杆的加工和热处理无关。

裂纹从杆部的外表面成锐角向内扩展，该特征为折叠裂纹特征。

裂纹尖端较圆钝，并有细小分叉，裂纹由表向材料内部延伸势，杆部外表面发现脱碳，其裂纹表面也发现轻微脱碳，该裂纹特征不是淬火裂纹特征。该类物质热处理之前就已存在，热处理过程中产生脱碳。

该螺栓头部采用热镦成型，如果热镦成型出现问题，就会在头部产生缺陷。但该裂纹缺陷出现在螺栓杆部，杆部还是原材料表面，没有进行任何加工，因此，该杆部裂纹不是热镦裂纹，也不是淬火裂纹，只能是原材料带来的裂纹

裂缝里的碳和氧元素，可能是轧制或拉丝润滑用的油脂等外来物质

该螺栓头部热镦成型后，螺纹胚径采用车加工，螺纹胚径比杆部（原材料）的直径小，经车加工后螺纹胚径部分的表层被车削掉一些，削掉的表层深度大于裂纹深度（0.41mm），所以，磁粉探伤时在螺纹部分就没有发现裂纹，裂纹只出现在杆部。

该裂纹不是淬火裂纹而是原材料裂纹，由于裂纹较浅，螺栓车制其螺纹杆径时存在裂纹的表层被车削掉了。由于螺栓杆部外表面折叠裂纹很细小，肉眼不易发现，在成检荧光磁粉探伤时，裂纹吸附荧光磁粉而显示出螺栓杆部有一条长裂纹。

16.3.3  结论与启示

（1）螺栓杆部的细长裂纹是原材料在轧制过程或拉拔过程中产生的折叠裂纹，在荧光磁粉探伤时吸附荧光磁粉而显示出螺栓杆部存在细长裂纹。

（2）螺栓投产前对原材料应进行检查，不合格的原材料不投产。

（3）紧固件螺栓的投产，一定要重视原材料化学成分和表面质量检查，不合格的原材料不投产。