3．金相分析
在断裂面附近及其它部位用电火花线切割法取样并按制样规范制备金相试样进行金相分析，其金相组织见图3、4、5、6.
3.1 原材料存在带状偏析和夹杂物
检验分析的样品存在带状偏析,见图3和图4。
图中暗带处是碳和合金元素富集区，测得的硬度为255HV0.05。而亮带处则是碳和合金元素相对贫乏的区域，测得的硬度为220 HV0.05。夹杂物见图4。由以上检验可见，该被检验样品组织中夹杂物与带状偏析共存。螺杆用38CrMoAl制造,因该材料富含Al,而Al含量达到一定数值时容易导致材料出现偏析现象和脱碳敏感。如果原材料带状偏析严重，常规热处理后其带状组织难以改善，而且热处理时带状组织会导致产生附加应力，从而增大淬火变形开裂倾向。本检验螺杆的带状偏析尚不严重。
3.2 渗氮层组织和基体组织
表面渗单层的组织为渗氮索氏体+脉状氮化物。扩散层中脉状氮化物为2-3级，见图5。参考GB11354-89标准评定，属合格。整个渗氮层组织过度较为平滑，与表层硬度分布曲线相对应。基体组织为回火索氏体。图6显示，基体组织中原淬火态的马氏体位向关系已经消失。可见，调质回火所选的工艺温度较高，导致螺杆硬度偏低。实测样品块的基体硬度≤23HRC也证实了这一点。
4.分析讨论及结论
从以上常规的硬度检测、化学成分检测和金相分析可见，该材料成分符合标准规范，渗氮层组织无明显过热现象；但基体组织硬度偏低，而硬度与强度有一定的对应关系：即硬度低强度也相对偏低。从以上结果分析，该轴调质处理过程似有温度偏高现象。螺杆精调质处理后精磨前需精表面渗氮处理，以提高表面硬度。由于该轴基体硬度低，这样就使轴呈表面薄壳硬化状态。图2显示该轴呈脆性材料扭转开裂破坏的形貌特征，即螺杆表面裂纹大致平行排列且与中心轴线相交45°角。
从而对该螺杆受力情况的分析可知，螺杆除承受轴向压缩应力外，主要承受扭转扭矩作用，出料端所受扭矩最小。尽管螺杆设计制造变成直径等螺距给我们对其受力分析带来影响，但还是可以近似地认为从出料端算起到螺旋线的另一端（近花键端），所受扭矩呈线性递增。因为最小根园直径很接近螺旋线的尽头，所以该处理近似承受扭矩极大值。很自然在过载或螺杆强度不足的情况下，将首先在挤出螺杆危险界面发生破坏。
综合以上情况可得结论：螺杆圣手扭转扭矩作用而发生早期断裂，基体硬度低、强度不足是导致早期断裂失效的主要原因。造成基体硬度低有两方面的可能：一是设计硬度值太低；二是热处理工艺不当，调质的实际回火温度或后续渗氮的温度过高（设定过高或控制仪表误差）。
