推土機在試車正常行駛換擋過程中，主離合器分離桿螺栓發(fā)生斷裂。該螺栓為安全件，一個離合器上有3個分離桿螺栓當時已裝配了135根螺栓45臺份車，共計斷裂了20余根。分離桿螺栓材料為40Cr，經(jīng)調質處理后硬度為38~42HRC。
1.檢測結果
（1）宏觀及斷口觀察。主離合器分離桿裝配情況如圖1所示，分離桿螺栓的受力情況如圖2所示。分離桿螺栓斷裂發(fā)生在螺紋處如圖3所示。斷口為一次性結晶狀脆性斷口如圖4所示。
圖 1
圖 2
圖 3
圖 4
（2）斷口電鏡觀察，如圖5所示。
圖 5
（3）表面硬度測試，分別為47HRC、47HRC和43HRC。
（4）顯微觀察。表層組織為回火屈氏體，心部為粗大魏氏組織鐵素體＋貝氏體＋索氏體，如圖6所示。
圖6 400×
（5）顯微觀察。在螺紋根部有與表面相連的裂紋，如圖7所示。在螺栓內部有縱向裂紋，如圖8所示。
圖 7
圖 8
2.分析討論
（1）由表面硬度及顯微觀察分析判斷，該分離桿螺栓為低碳鋼經(jīng)碳氮共滲處理，不符合技術要求。
（2）由分離桿螺栓的生產工序（碳氮共滲熱處理氣氛中存在大量的氫氣）、斷裂過程（裝配預緊應力作用下延遲斷裂）、斷裂部位（螺紋根部尖角應力集中處）、斷口特征（結晶狀脆性斷口特征）、硬度范圍（41HRC以上氫脆敏感性急劇增加）及顯微觀察（氫脆顯微裂紋及氫脆敏感的金相組織）六項氫脆特征分析確定，螺栓斷裂為氫脆所致。氫脆屬于緩慢應力作用下的延遲破斷。即使在低于材料屈服強度的靜應力作用下，經(jīng)過一段時間后仍然會發(fā)生零件的突然失效。由于這種破斷失效常常是在零件通過正常檢驗合格后突然發(fā)生的，所以它是一種十分危險的機械零件斷裂失效。
（3）螺栓中的氫來源于碳氮共滲熱處理氣氛中。
3.結語
引起分離桿螺栓斷裂的原因為碳氮共滲處理不符合技術要求產生氫脆所致。故而今后在生產過程中需要重視熱處理工序中的氫脆現(xiàn)象消除！建議碳氮共滲后空冷再重新加熱淬火或180℃保溫8h除氫回火都可以除氫，避免氫脆斷裂。
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