一公共交通客车大修时发现直拉杆球头销已在销紧螺纹最后一扣处发生断裂如图1所示。由于其锥面配合很紧，未发生销体脱落而酿成重大事故。该直拉杆球头销材料20CrMnTi，球部经表面碳氮共渗淬火处理。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
在球体表面及锥体表面均无拉伤、磨损现象。断面无明显变形现象，断裂沿最后一扣螺纹截面扩展。断口约2/3区域由于拆卸不当而击伤；未损伤区域锈蚀明显，表明其相当陈旧。经清洗可见断口大部分呈细瓷状，隐约可见裂纹由表面向内的推进弧线，见图2。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
在断口处过轴线纵向截取金相试样。未浸蚀状态下，可看到近断口外圆（未磨加工）表层有灰色条状物及黑色小孔洞，为内氧化黑色组织，如图3所示。经浸蚀后，表层基体组织呈现为针状马氏体、残余奥氏体和少量碳化物，最表层有氧化现象。参照汽车行业相关标准，该处马氏体可评为4～5级，组织较粗大；残余奥氏体组织级别可评为5级，如图4所示。同时，还可看到表面有剥落、不平整现象。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
在断口未损伤区取样进行扫描电镜分析。在断口边缘区（即螺栓表层区），看到断口呈沿晶开裂形貌，并伴有二次裂纹；同时局部晶界面上可看到受腐蚀形貌，如图5所示。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
综合以上分析可判断，该球头断裂是一种疲劳断裂。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
由断裂拉杆球销运行中不脱落且难以拆卸可推断，球销装配时螺栓处施加了很大预应力。根据螺栓受力特点，在螺栓近支承面的第一扣处，承受着约65%应力。当该表面存在缺陷时（如晶界氧化、组织粗大），在运行振动环境下极易引发开裂。同时，对运行中的重要件螺栓处进行渗碳淬火处理是十分不合理且十分危险的。尤其当渗碳淬火工艺控制不当时，发生断裂的可能性极大。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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图1 0.8× 图2 2×B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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图1：说明：断裂发生在球头销螺纹的起始处。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
图2：说明：球头销断裂后球头部分的断口形貌。断口虽已锈蚀，但仍可观察到疲劳贝纹线，根据贝纹线的形状可判断疲劳源位于表面，图中箭头所指处。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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图3 OMI 200×B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
说明：球头销表面渗层中的内氧化黑色组织形貌。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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图4 OMI 400×B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
说明：经4%硝酸酒精溶液浸蚀。球头销表面碳氮共渗组织形貌。较粗针状马氏体和较多残余奥氏体，并在图上方内氧化区出现托氏体（黑色）层。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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图5 SEI 400×B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
说明：球头销疲劳源处扫描电镜图像，由于球头表面经碳氮共渗，通常情况下，疲劳裂纹在渗碳层中以沿晶断裂方式扩展。B1D中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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