断裂螺栓钢中非金属夹杂物按GB/T 10561-----2005标准评级图进行评级，断裂的螺栓钢中D类球状氧化夹杂物较为细小，细系D2级；B类硫化物类夹杂物沿螺栓纵向分布，细系B0.5级，如图9～图10所示，表明螺栓钢的冶金质量尚可。



    1.3.2硬度试验
    经检验，断裂螺栓表面硬度和心部硬度检验结果如表1所示，均不符合GB/T 3098.1-2010标准中对12.9级螺栓硬度的要求；由于表面存在高碳回火托氏体，螺栓表面硬度明显高于心部硬度，高硬度对缺口材料其有较强的脆性敏感性。

    2 螺栓断裂原因分析
    2.1验证分析
    螺栓心部微观形貌为韧窝和沿晶共存的断口，考虑原因之一是回火不充分导致，为验证分析，对断裂螺栓进行再回火试验，检测其硬度是否发生变化，回火工艺按工艺规定（450+10)℃，保温130 min，再回火后表层硬度和心部硬度检验结果如表2所示。

    再回火后与再回火前螺栓硬度相比均有较大幅度降低，判定断裂螺栓存在回火不充分现象，组织为马氏体位向的回火托氏体＋未溶铁素体。热处理回火不充分，螺栓组织应力和热应力不能得到完全释放，硬度偏高，应力与高硬度叠加，使发生脆性断裂的可能性增大。对再回火后的样件进行金相组织观察，表层颜色略深现象仍然存在。
    2.2综合分析
    GB/T 3098.1--2010标准规定，要求12.9级螺栓硬度为385～435 HV10，表面硬度不应比心部硬度高出30 HV单位。螺栓心部硬度和表面硬度都超出12.9级螺栓要求，表层硬度超出心部硬度约50 HV，明显不符合标准要求。螺栓表层微观形貌为沿晶断口，结合表面硬度偏高，金相组织表面为1圈发黑薄层（高碳回火托氏体），判定该螺栓表面已发生增碳。增碳使螺栓表面脆性增大，加大了早期脆性断裂的可能，对比未断裂件表面没有增碳现象。
    原材料非金属夹杂物D类（球状氧化物）2级，对12.9级螺栓应该是不合格的组织。B类（氧化铝类）和D类（球状氧化物类）是造成早期疲劳破坏的主要原因之一，一般紧固件的强度级别越高，夹杂物的危害性越大；夹杂物尺寸越大、离表面距离越近，危害性越大。夹杂物的有害尺寸随材料塑性的降低和夹杂物存在位置接近表层而降低，冷墩钢最表层夹杂物的临界值在10μm以下。因此，通常要求距表面2 mm以内的夹杂物应不大于10～15 μm，强度级别越高，距表面越近的有害夹杂物允许存在的尺寸越小，有必要严格控制钢中的夹杂物。
    3 结论
    六角头螺栓断裂样件显微组织虽然符合GB/T3098.1----2010中12.9级螺栓要求，但维氏硬度超出标准要求，失效为脆性断裂。表面增碳和回火不充分为主要原因；原材料非金属夹杂物D类为2级，对12.9级螺栓应该是不合格的组织，为次要原因。从热处理工艺和原材料方面查找影响因素。
 

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