兩缸蓋螺栓(分別編1號和2號)斷裂位置均在桿部和頭部交接處，裝配擰緊時螺栓主要受扭轉(zhuǎn)載荷，此時，主應力與軸線成45°，而切應力則與軸線垂直。從斷口看，裂紋開始區(qū)與軸線成45°角，表現(xiàn)為扭轉(zhuǎn)時的正斷斷口，是正應力作用的結(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，說明斷裂時應力較大或材料強度不足。
2.2　化學成分和顯微組織分析
螺栓材料牌號為40Cr鋼，硬度要求32～38HRC，金相組織要求1～3級(JB/T8837-2000)。經(jīng)檢驗，1號缸蓋螺栓化學成分(質(zhì)量分數(shù)) 符合GB/T3077-1988之規(guī)定，見表1。兩螺栓基體組織均為細的回火索氏體，按JB/T8837-2000評定，組織為1級，符合其1～3級之技術(shù)條件規(guī)定。邊緣組織中晶界清晰可見，但其顏色明顯比其它部位淺，估計表面存在脫碳層，其中2號螺栓更為明顯，見圖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號螺栓的帶狀組織見圖2，其間的硫化物類夾雜物清晰可見，但均在規(guī)定范圍之內(nèi)。
2.3　顯微硬度測試
經(jīng)磁粉探傷，未發(fā)現(xiàn)磁痕。經(jīng)測定，1號螺栓硬度值為34HRC，2號螺栓硬度值為36HRC和37HRC，符合32～38HRC技術(shù)條件規(guī)定。由于螺栓已經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，所以僅根據(jù)金相組織來判定邊緣是否存在脫碳層似乎尚缺證據(jù)。為證實邊緣是否存在脫碳層，對邊緣和中心部位進行了顯微硬度測試。

邊緣硬度低于中心硬度，進一步證實了邊緣存在脫碳層。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。雖然螺栓在調(diào)質(zhì)后對其表面進行了機加工，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
由于最大應力位于螺栓邊緣，而邊緣存在脫碳，降低了邊緣的強度。雖然螺栓允許存在一定量的脫碳層，但脫碳層的存在對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。