论文摘要：通过化学成分分析、硬度测试、非金属夹杂物检验以及金相检验等方法，对某型号乘用车发动机连杆螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明：螺栓材料内有较多未溶解的块状铁素体组织，块状铁素体的存在降低了材料硬度、韧性和疲劳寿命，是造成螺栓断裂的根本原因。同时提出了预防控制措施。

关键词：连杆螺栓；断裂；铁素体

汽车连杆螺栓是连接连杆盖和连杆大头的紧固件，工作时它承受冲击性的周期变化着的拉应力和装配时的预应力，是发动机中一个重要的连接零件。某型号乘用车在行驶时，连杆螺栓断裂导致汽车发动机失效造成严重事故。厂方要求分析断裂原因。该螺栓的设计材料为40Cr钢，生产工艺为：下料-锻造-退火-机械加工（粗加工）-调质-机械加工（精加工）。硬度为31～38HRC。笔者通过理化检验对该螺栓断裂的原因进行了分析。

1理化检验
　　1.1化学成分分析
　　在螺栓上取样进行化学成分分析，依据GB/T4336-2002，使用Foudry-MasterPro直读光谱仪对试样进行化学分析试验，试验温度21℃，湿度52%。试验结果见表1，可见断裂螺栓的化学成分符合标准GB/T3077-1999对40Cr钢的要求。
　　1.2硬度测试
　　去除螺栓头部镀层按照标准GB/T230.1-2009方法对螺栓头部进行硬度测试，得到螺栓的硬度值为22～24HRC远低于设计要求。
　　1.3非金属夹杂物评定
　　按照标准GB/T10561-2005的A法，使用评级图评定螺栓的夹杂物级别为：A类0.5级，B类0级，C类0.5级，D类1.0级[1]；螺栓技术要求为A，B，C，D各类夹杂物级别均不超过1.5级，总级别不超过3.5级，由此可见螺栓夹杂物级别符合技术要求。
　　1.4金相检验
　　1.4.1螺纹金相检验
　　将断裂的螺栓沿轴向剖开制成金相试样，用体积分数为4%的硝酸酒精溶液侵蚀后，置于AxioImagerA1m光学显微镜下观察，可见螺纹表面组织：无脱碳现象，如图1所示，即螺纹未脱碳层的最小高E=螺纹高度，螺纹全脱碳层的最大深度G=0，螺栓技术要求为：螺纹未脱碳层的最小高度E≥2/3螺纹高度，螺纹全脱碳层的最大深度G≤0.015mm，由此可见螺纹金相组织符合技术要求。
　　1.4.2螺栓基体组织金相检验
　　将断裂的螺栓沿轴向剖开制成金相试样，用体积分数为4%的硝酸酒精溶液侵蚀后，置于AxioImagerA1m光学显微镜下观察，可见螺栓基体组织为回火索氏体+块状铁素体，如图2所示，这种组织不是40Cr钢正常调质状态组织，即连杆螺栓（40Cr钢）未按技术条件规定进行调质热处理；40Cr钢经调质热处理后基体组织应为均匀分布的回火索氏体，不允许有块状铁素体出现，否则会降低强度、韧性和疲劳寿命[2]。

2分析与讨论
　　综合上述分析结果可见，连杆螺栓的化学成分符合要求，螺栓夹杂物级别符合技术要求，螺纹金相组织符合技术要求，硬度值远低于设计要求，螺栓基体组织属不良调质组织，材料内有较多未溶解的块状铁素体组织，铁素体出现在调质40Cr钢的基体组织中，是由于淬火温度低或保温时间短，铁素体未完全溶入奥氏体中，即组织还未完全奥氏体化，在随后的淬火冷却过程中铁素体被保留下来。块状铁素体的存在使螺栓的硬度值远低于设计要求，同时还降低了材料韧性和疲劳寿命，是造成螺栓断裂的根本原因。

3结论与建议
　　连杆螺栓未按技术条件规定进行调质处理是造成螺栓断裂的根本原因。所以建议企业严格按技术条件规定进行调质处理，并在调质处理后增加硬度检验和金相组织检验工序，确保调质处理符合技术要求，提高连杆螺栓的质量。

参考文献
　　[1]GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法[S].
　　[2]刘永铨.钢的热处理[M].北京：冶金工业出版社，1981.