【摘要】：采用化學成分分析、斷口形貌觀察及金相檢驗對某農用機械驅動軸斷裂原因進行了分析。結果表明:該驅動軸脆性斷裂的根本原因是鍛造溫度過高導致過燒,使材料的承載能力及強度下降。
【圖文】：

《熱加工工藝》2017年11月第46卷第21期驅動軸是汽車傳動系中動力傳遞的重要部件之一，其作用包括：使整車在各工況下都能平穩(wěn)地傳遞扭矩，能滿足整車各工況下對萬向節(jié)角度和滑移能力的要求。為了達到上述作用，要求驅動軸應具有足夠的強度、剛度和耐久度。某農用機械驅動軸在安裝過程中發(fā)生斷裂，該驅動軸材料為40Cr鋼，經鍛造成形，調質處理，然后再經精加工制成。驅動軸斷裂位置位于軸與輪盤的連接處，如圖1中箭頭所示。該驅動軸原材料經檢查金相組織正常。為了查明斷裂原因，防止此類事故再次發(fā)生，本文對斷口取樣進行理化檢驗及分析。1理化檢驗與分析1.1化學成分從斷裂驅動軸取下一段，制成符合成分分析的標準樣品，用X射線熒光光譜儀和高頻紅外碳硫分析儀進行成分分析，結果見表1。分析表明，該軸的化學成分C、Si、Mn、P、S、Cr元素均符合標準JB/T6396-2006《大型合金鋼鍛件技術條件》對40Cr鋼的驅動軸斷裂失效分析陳立宗1,徐娜1,丁寧1,時軍波1,劉瓏1,郭衛(wèi)民1,胡志文2(1.山東省科學院山東省分析測試中心，山東省材料失效分析與安全評估工程技術研究中心，山東濟南250014；2.香港城市大學物理及材料科學系，香港999077)摘要：采用化學成分分析、斷口形貌觀察及金相檢驗對某農用機械驅動軸斷裂原因進行了分析。結果表明：該驅動軸脆性斷裂的根本原因是鍛造溫度過高導致過燒，使材料的承載能力及強度下降。關鍵詞：驅動軸；脆性斷裂；過燒；失效分析DOI:10.14158/j.cnki.1001-3814.2017.21.069中圖分類號：TG306；TG157文獻標識碼：A文章編號：1001-3814(2017)21-0255-03FractureFailureAnalysisofDrivingShaftCHENLizong1,XUNa1,DINGNing1,SHIJunbo1,LIULong1,GUOWeimin1,HU

執(zhí)缶Я＜熬Ъ淞鹽�。晶粒�?緣有熔融痕跡，一些晶界上有小的卵形枝晶，屬于過燒下的斷口微觀形貌，如圖3所示。斷口的邊緣側面區(qū)域，多處可見韌窩狀的塑性變形區(qū)域，如圖4所示。此類區(qū)域為該軸斷裂時，在軸與輪盤大部分的連接部位已斷開后，仍然與輪盤連接著的位置由于不能承受原來的載荷而引起的斷裂。1.3金相檢驗為了檢查該斷裂驅動軸的夾雜物和金相組織，從驅動軸的斷口邊緣及心部截取了材料的橫向和縱向金相試樣。將試樣按照金相樣品制備程序，經逐級砂紙拋光后在光學顯微鏡下檢查了斷裂驅動軸的夾雜物分布。從圖5可以看出，斷裂驅動軸材料內夾雜物不太嚴重，為D類（球狀氧化物類）夾雜物，評級為細系1.5級[1]。將斷裂驅動軸金相試樣拋光后用3%的硝酸酒精溶液浸蝕，然后進行金相組織分析。發(fā)現(xiàn)斷面邊緣有微裂紋和孔洞，在較高溫度下，S、P等低熔點物質首先在晶界發(fā)生偏聚，降低晶界熔點，晶界發(fā)生氧化和熔化，形成沿晶過燒裂紋[2-3]。斷面邊緣金相組織為回火索氏體+鐵素體，按GB/T13320-2007《鋼制模鍛件金相組織評級圖及評級方法》中的評級圖3進行評定，評級為2級，如圖6（a）所示；斷面心部金相組織為回火索氏體+屈氏體+條狀及塊狀鐵素體，按GB/T13320-2007《鋼制模鍛件金相組織評級圖及評級方法》中的評級圖3進行評定，評為5級，如圖6（b）所示。2結果分析與討論通過以上檢驗結果可知，，斷裂驅動軸的化學成圖4斷口邊緣區(qū)域的微觀形貌Fig.4Micro-morphologyofthefractureedgeregion10μm圖5斷裂驅動軸縱向試樣的夾雜物代表性視場Fig.5Therepresentativefieldoftheinclusionsinthelongitudinalsampleofthefracturedrivingshaft100μm圖6斷裂驅動軸的金相組織Fig.6Themetallographicstructureofthefract

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