Page 82 - 理化检验-物理分册2021年第七期
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赵美玲, 等: 45 钢传动轴断裂原因
图 4 断口裂纹源区 SEM 形貌
图 1 断裂传动轴宏观形貌 Fi g 4 SEM mor p holo gy ofcracksourceareaonfracture
Fi g 1 Macromor p holo gy offractureddriveshaft
图 5 断口裂纹扩展区 SEM 形貌
图 2 断裂传动轴的设计图纸
Fi g 5 SEM mor p holo gy ofcrackg rowthareaonfracture
Fi g 2 Desi g ndrawin g offractureddriveshaft
图 6 断口瞬断区 SEM 形貌
图 3 断裂传动轴断口宏观形貌 Fi g 6 SEM mor p holo gy ofinstantaneousfractureareaonfracture
Fi g 3 Macromor p holo gy offractureoffractureddriveshaft
1.3 化学成分分析
应力集中引发的多源疲劳 [ 4 ] ; B 区域为裂纹扩展区, 在断口附近取样, 使用直读光谱仪对断裂传动
表面较为平滑, 可见疲劳条纹; C 区域为瞬断区, 该 轴进行化学成分分析。结果如表 1 所示, 可见该传
区域明显偏离轴心位置, 表面粗糙不平, 且该区域面 动轴的化学成分符合 GB / T699-2015 《 优质碳素
积占断口整体的 1 / 4 左右。对比圆形截面零件在不 结构钢》 对 45 钢的要求。
同载荷下的典型疲劳断口特征 [ 5-6 ] , 此断口形貌符合 表 1 断裂传动轴的化学成分( 质量分数)
旋转弯曲疲劳断口特征。 Tab 1 Chemicalcom p ositionsoffractureddrive
1.2 微观分析 shaft massfraction %
使用扫描电镜( SEM ) 对断裂传动轴的 断口进 项目 C Si Mn P S Cr Ni Cu
实测值 0.49 0.27 0.63 0.017 0.009 0.08 0.01 0.01
行微观分析。图 3 中 A , B , C3 个区域对应的 SEM
形貌分别如图4~6 所示。图4 为裂纹源区 SEM 形 标准值 0.42~0.17~0.50~ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤
0.50 0.37 0.80 0.035 0.035 0.25 0.30 0.25
貌, 可见轴边缘处存在明显的台阶。图 5 为裂纹扩
展区 SEM 形貌, 可见疲劳条纹, 呈疲劳断裂特征。 1.4 硬度测试
瞬断区 SEM 形貌如图 6 所示, 可见主要呈解理和 在断裂 传 动 轴 上 截 取 硬 度 测 试 试 样, 分 别 对
少量韧窝形貌。 图 3 中的 A , C 区域, 即表面与心部, 进行维氏硬度
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