传动轴断裂失效分析.pdf

第35卷第3期
热处理技术与装备
Vol 35. No
4年6月
RECHULI JISHU YU ZHUANGBEI
Jun,2014
?失效分析
传动轴断裂失效分析
周薇,曾会书
(广东省韶铸集团有限公司,广东韶关512031)
摘要:三条传动轴在使用过程中先后发生断裂。采用光谱分析、断口分析和金相检验等方法对断
裂轴进行了分析。结果表明,使用45钢代替了设计材质40Cr钢,而且未对45钢轴进行有效的调质
和表面渗,是导致该轴断裂失效的主要原因。该轴显微组织中存在网状铁素体,加速了该轴的早
期断裂失效。
关键词:传动轴;45钢;调质;网状铁素体
中图分类号:TG157文献标志码:A文章编号:1673497(2014)03-0052-02
Failure Analysis on Fracture of Transmission Shaft
ZHOU Wei, ZENG Hui-shu
Guangdong Shaoguan Foundry and Forging Group Co., Ltd., Shaoguan Guangdong 512031, China)
Abstract: Three transmission shafts were fractured during using. Fracture of shaft was analyzed by using
spectral analysis, fracture analysis and metallurgical testing and other methods. The results showed that 45
steel was used to instead of design material 40cr steel, and the 45 steel shaft was not effective quenching
and tempering and surface nitriding, which were the main cause leading to fracture failure. Network ferrite
exist in shaft accelerating the early fracture of the shaft
Key words: transmission shaft; 45 steel; quenching and tempering; network ferrite
某公司的三条传动轴在装机使用不久后先后断1.1化学成分分析
裂,断裂位置均在键齿处,该轴直径250~320mm,
在断口位置取样,依据GB/T14203~1993《钢
长1300m,设计材质为40Cr钢,生产工艺流程为:铁及合金光电发射光谱分析方法通则》,使用SPEC
下料一粗加工→调质处理→精加工→渗氮处理。我TRO光谱仪对其进行化学成分分析。结果表明,该
们对传动轴的断裂失效原因进行了分析。
轴材质为45钢,其化学成分不符合CGB/T3077
1999标准对40Cr钢的技术要求,见表1。
理化检验
表1传动轴的化学成分(质量分数,%)
Table I Chemical composition of the transmission shaft(a, %
成分
M
轴
0.66
0.022
0.003
0.034
0.014
0.015
0.037
40Cr0.37~0.440.17~0.370.50~0.80≤0.35
≤0.350.80~1.10≤0.15
45#0.42~0.500.17~0.370.50-0.80≤0.35
≤0.35
≤0.25
≤0.30
≤0.25
收稿日期:2014-01-23
作者简介:周薇(1964-),女,工程师,主要从事机械设计及技术管理工作。
联系电话:13826361812;E.-mail:zhouwei-64@126.com
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第3期
周薇等:传动轴断裂失效分析
1.2断口分析
杂物,见图2。浸蚀后观察其显微组织为素氏体+片
该轴断口与轴线方向垂直,相对齐平,断口呈颗状珠光体+网状、块状和针片状铁素体(见图3),晶
粒状,未见明显宏观塑性变形,断口上可见明显人字粒度为6.5级,试样表面没有渗氮层(见图4),说明
纹花样,是典型的脆性断裂,人字纹花样的走向表该轴未进行有效的调质处理,也未进行表面氮化处
明裂纹源在键齿处,断口(局部)宏观形貌见图1。
理。断口边缘未见异常非金属夹杂物和脱碳现象,
2.3金相检验
见图5。该轴表面硬度为25~27HRC,基体硬度为
取样经打磨、抛光后观察到其非金属夹杂物为
10~13HRC。
A1.0,B0,0,D1.0,D302,偶见有大块状非金属夹
图1断口(局部)宏观形貌
ig. I Macro morphologies of the fracture(part
g d
3如
图2大块状非金属夹杂物形貌
图3断裂轴显微组织形貌
Fig 2 Massive non-metallic inclusions
ig. 3 Microstructure of the fracture shaft
过
100um
100um
图4断裂轴表面显微组织形貌
图5断口边缘组织形貌
Fig 4 Microstructure of surface of fracture shaft
Fig 5 Microstructure of edge of the fracture
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