Page 74 - 理化检验-物理分册2021年第七期

雷淑梅, 等: 18CrNiMo7-6A 钢减速机输出轴断裂原因

察到多条 清 晰 的 疲 劳 台 阶, 因 此 可 初 步 判 断 该 轴
1 理化检验
的失效形式为起源于周边的多 源疲劳断裂 [ 3-4 ] ; 区
1.1 宏观分析 域 Ⅱ 呈 V 形缺口, 面积占 1 / 5 , 仔细观察可见此区
断裂轴侧 面 宏 观 形 貌 如 图 1a ), b ) 所 示, 断 口 域也存在清晰的、 较小的疲劳条纹, 说明此处也存
表面油污 经 清 洗 后 的 宏 观 形 貌 如 图 1c ), d ) 所 示, 在一个疲 劳 源。轴 的 断 裂 示 意 图 如 图 2 所 示, 在

断口截面直径约 80mm 。由图 1a ) ~d ) 可见, 断裂 交变应力作用下 A 面多处疲劳源产生的疲劳裂纹
轴断口一侧向外凸起, 另一侧向内凹陷; 断口主要 与 B 面产生 的 疲 劳 裂 纹 各 自 扩 展, 随 着 裂 纹 的 扩
分为两个区 域, 即 图 1c ) 中 区 域 Ⅰ 和 区 域 Ⅱ ; 其 中 展, 轴的受 力 面 积 减 小, 随 之 所 承 受 的 应 力 变 大,
区域 Ⅰ 面积约占整个断口的 4 / 5 , 键槽处断口较为 导致 C 面在 高 应 力 下 发 生 断 裂, 最 后 此 区 域 撕 裂
平整, 没有 明 显 的 塑 性 变 形, 周 边 呈 暗 褐 色, 可 观 成 V 形缺口。

图 1 断裂轴侧面及断口宏观形貌

Fi g 1 Macromor p holo gy ofsideandfractureoffracturedshaft

a sideofconvexside b sideofconcaveside c convexsidefracture d concavesidefracture
表 1 18CrNiMo7-6A 轴的化学成分分析结果( 质量分数)

Tab 1 Chemicalcom p ositionanal y sisresultsof

18CrNiMo7-6Ashaft massfraction %
元素 C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu

区域 1
0.21 0.26 0.71 0.016 0.003 1.64 0.27 1.54 0.05
实测值
区域 2
0.19 0.26 0.71 0.014 0.002 1.63 0.28 1.48 0.05
实测值
图 2 轴断裂示意图 区域 3
0.20 0.26 0.71 0.016 0.002 1.64 0.27 1.53 0.05
Fi g 2 Fracturedia g ramofshaft 实测值
1.2 化学成分分析
0.15~ ≤ 0.50~ ≤ ≤ 1.50~0.25~1.40~
采用 直 读 光 谱 仪 对 18CrNiMo7-6A 钢 输 出 轴 标准值 -
0.21 0.40 0.90 0.025 0.035 1.80 0.35 1.70
随机选取 3 个区域进行化学成分分析, 结果见表 1 。

可见该轴的整体成分均匀, 各元素含量均符合 BS 化学成分的要求。

EN 10084 : 2008 Case Hardenin g Steels — 1.3 扫描电镜分析

TechnicalDeliver yConditions 对 18CrNiMo7-6 钢 对图 1c ) 圆 圈 区 域 线 切 割 取 样 后 用 无 水 乙 醇
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