Page 73 - 理化检验-物理分册2021年第七期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202107013

18CrNiMo7-6A 钢减速机输出轴断裂原因

雷淑梅 ,邹高鹏 ,尹诗衡 ,匡同春 2

2
1
1

( 1. 华南理工大学分析测试中心,广州 510640 ;

2. 华南理工大学材料科学与工程学院,广州 510640 )
摘 要: 某公司减速机输出轴在运行过程中发生断裂, 通过化学成分分析、 断口分析、 金相检验、
硬度测试及拉伸性能测试等方法, 对 18CrNiMo7-6A 钢制输出轴的断裂原因进行了分析。结果表
明: 轴的整体热处理工艺不当, 显微组织不均匀, 局部区域形成了粗大的羽毛状贝氏体, 使轴的拉伸
性能降低; 轴的表面感应淬火工艺不当, 淬硬层太薄, 远小于标准的规定; 此外, 该轴表面淬火后回
火不充分, 导致强化层组织不稳定, 残余应力大。在运转载荷作用下, 键槽受力传递点及轴表面产
生多个疲劳源, 裂纹逐渐向内扩展, 最终导致轴的早期疲劳断裂。

关键词: 18CrNiMo7-6A 钢;减速机输出轴;疲劳断裂;热处理

中图分类号: TG115 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 07-0057-04

CauseofFractureon18CrNiMo7-6ASteelReducerOut p utShaft

1
2
LEIShumei , ZOUGao p en g YINShihen g 1 , KUANGTon g chun 2
,

( 1.Anal y ticalandTestin gCenter , SouthChinaUniversit yofTechnolo gy , Guan g zhou510640 , China ;

2.SchoolofMaterialsScienceandEn g ineerin g , SouthChinaUniversit yofTechnolo gy , Guan g zhou510640 , China )

Abstract : Thereducerout p utshaftofacom p an yfractureddurin go p eration.Thecausesoffractureon

out p utshaftof18CrNiMo7-6Asteelwereanal y zedb y meansofchemicalcom p ositionanal y sis , fractureanal y sis ,

metallo g ra p hicexamination , hardnesstestandtensile p ro p ert y test.Theresultsshowthatthewholeheattreatment

p rocessoftheshaftwasim p ro p er , themicrostructurewasnotuniform , andthickfeather ybainiteformedinlocal

area , whichreducedthetensilep ro p ertiesoftheshaft.Thesurfaceinductionhardenin gp rocessoftheshaftwas

im p ro p er , andthehardenin g la y erwastoothin , whichwasfarlessthanthestandard.Inaddition , thesurfaceofthe

shaftwasnottem p eredsufficientl yafter q uenchin g , whichledtotheinstabilit y ofstren g thenin g la y erstructureand

lar g eresidualstress.Undertheactionofo p eratin g load , multi p lefati g uesourcesg eneratedonthestresstransfer

p ointofke y wa yandthesurfaceoftheshaft , andthecracks g raduall yp ro p a g atedinward , eventuall y leadin g tothe

earl y fati g uefractureoftheshaft.

Ke y words : 18CrNiMo7-6Asteel ; reducerout p utshaft ; fati g uefracture ; heattreatment
18CrNiMo7-6 钢是一种德 国 牌 号 的 低 碳 高 合 机械设备的性能 [ 1-2 ] 。某厂减速机的输出轴材料为

金钢, 经过热处理和机加工后, 具有强度高、 硬度高、 18CrNiMo7-6A 钢, 设计使用寿命为 5a ( 年), 而实

耐磨性好、 冲击韧性高等特点, 主要用于制造承受高 际上该输出轴工作约 3a后发生了断裂。该轴为锻
载荷的轴类或齿轮等关键零部件, 其质量直接影响 件, 热处理标准工艺为 930 ℃ 淬火 +680 ℃ 回火, 后

续经过车削和表面淬火处理形成产品。输出轴在运
行过程中受反复多变的扭转和弯曲应力。为找到该
收稿日期: 2020-09-03
输出轴的断裂原因, 笔者对其进行了断口分析、 化学
基金项目: 广州市科技计划项目( 201803020040 )
作者简介: 雷淑梅( 1970- ), 女, 高级工程师, 主要从事金属材料 成分分析、 金相检验及力学性能测试, 结合输出轴的

研究及测试工作, smlei@scut.edu.cn 受力情况, 查明了轴的断裂原因, 以期防止该类事故
通信作者: 匡同春( 1964- ), 男, 教授, 主要从事表面处理和失效
的再次发生。

分析工作, ktcscut@126.com
5 7