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2022
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汽車后橋半軸斷裂分析是什么?
作者:
通過硬度測量和金相檢驗,確認后橋半軸 的疲勞斷裂是由于熱處理不當造成的,導致汽車后橋半軸結構中的鐵素體較多,導致硬度和強度不足。
1.宏觀檢查表明,花鍵斷裂。斷裂呈菊花形,整個斷面呈倒錐形。裂紋先出現在花鍵軸外部。巖芯區域為灰黑色,無金屬光澤,為瞬時斷裂區域。2.裂紋分析
(1) 斷口后橋半軸中基體夾雜物較少,裂紋兩側無夾雜物,但裂紋中有氧化皮,不具有非金屬夾雜物引起的裂紋特征;
(2) 裂紋兩側無脫碳,線條平緩,尾部細長,不出現禿頂。不包括因原材料缺陷(白點、疏松、剝落和皮下氣泡)引起的非淬火裂紋;
(3) 裂紋深度超過硬化層,硬化層中索氏體和屈氏體組織細小均勻。不包括因淬火溫度過高等不當淬火引起的淬火裂紋。
(3) 微觀結構
40Cr鋼經淬火和回火處理后的未硬化層為屈氏體和索氏體,鐵芯中允許存在鐵素體。
在花鍵軸斷裂處取樣,并在光學顯微鏡下觀察?;ㄦI齒的微觀結構為回火索氏體和回火屈氏體。半軸部分的基體結構為索氏體,其上沿晶界析出網狀和針狀鐵素體,黑色物質為屈氏體??梢钥闯?,鐵素體含量隨著從花鍵底部到中心的距離逐漸增加。
根據成分分析,后橋半軸所用材料的化學成分滿足gb3077-88標準中40Cr的成分要求,鋼為純鋼。因此,可以排除因誤用材料和鋼材質量差導致的斷裂因素。
半軸花鍵的硬度測試結果表明,從中心到齒的硬度值明顯較低。由于后橋半軸工作環境惡劣,承受雙向交變扭轉應力,花鍵軸為力支點,硬度不足可能導致在每個凹槽的夾角處形成疲勞芯,同時沿±45o的兩個傾斜方向擴展,在軸的中心收斂,呈現星形斷裂。
從微觀組織來看,后橋半軸中有較多的鐵素體,沿晶界以網狀和針狀析出。一般情況下,汽車半軸需要進行淬火和回火處理,即將半軸加熱至AC3+(30-50℃),保持一段時間,然后以大于臨界冷卻速率的速率冷卻。過冷奧氏體完全轉變為馬氏體,而不接觸C曲線的前端。如果冷卻速率低于臨界冷卻速率,部分奧氏體將轉變為屈氏體和貝氏體,鐵素體將優先沿晶界析出,導致鋼的硬度和強度降低。一般有兩個原因:一是冷卻介質選擇不當;另一方面,由于批量生產,爐子負荷過大,零件堆積導致冷熱循環不良,留下C曲線,淬火后必然出現屈氏體和未熔化鐵素體。淬火組織中未溶解的鐵素體不能通過高溫回火去除?;鼗鸬哪康氖窍慊鸷途Ц窕円鸬膬葢?,降低硬度,提高塑性和韌性,并且不改變現有的鐵素體。半軸向組織中的細網狀鐵素體也是淬火后存在的組織。不同之處在于,塊狀鐵素體是由淬火溫度低、保溫時間不足和奧氏體化不足造成的,而網狀鐵素體由于冷卻過程中冷卻速度慢而優先沿晶界析出。
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