Page 43 - 理化检验-物理分册2023年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202303011

汽车曲轴断裂原因

孙明正

( 上海材料研究所有限公司 上海市工程材料应用与评价重点实验室, 上海 200437 )
摘 要: 某汽车曲轴在进行耐久测试时发生断裂。采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电镜分析
和金相检验等方法, 对该曲轴的断裂原因进行了研究。结果表明: 该曲轴的断裂性质为疲劳断裂,
裂纹起源于过渡R 处的表面, R 处尺寸偏小以及车刀加工纹路较深, 增大了R 处的应力集中, 在运
行时, R 处萌生裂纹, 在交变载荷的作用下, 裂纹发生疲劳扩展, 最终导致曲轴断裂。

关键词: 汽车曲轴; 疲劳断裂; 过渡R ; 车刀纹

中图分类号: TB31 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 03-0031-03

Fracturereasonsofautomobilecrankshaft

SUNMin g zhen g

( Shan g haiKe yLaborator y ofEn g ineerin gMaterialsA pp licationandEvaluation , Shan g haiResearch

InstituteofMaterialsCo. , Ltd. , Shan g hai200437 , China )

Abstract : Anautomobilecrankshaftfractureddurin gthedurabilit ytest.Thefracturereasonsofthe

crankshaftwerestudiedb y meansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , scannin gelectron

microsco p eanal y sisandmetallo g ra p hicexamination.Theresultsshowthatthefracture p ro p ert yofthecrankshaft

wasfati g uefracture.Thecracksori g inatedfromthesurfaceofthetransitionR.ThesmallersizeoftheRandthe

dee p ermachinin g textureoftheturnin g tool g rainincreasedthestressconcentrationattheR.Durin g o p eration , the

cracksinitiatedatthe R.Undertheactionofalternatin g load , thecracks p ro p a g atedfati g uel y andeventuall y ledto

thefractureofthecrankshaft.

Ke y words : automobilecrankshaft ; fati g uefracture ; transitionR ; turnin g tool g rain
某汽车曲轴在装机后进行耐久测试时发生断
裂, 断裂曲轴的宏观形貌如图1所示, 该曲轴材料为
40Cr钢。笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描
电镜( SEM ) 分析和金相检验等方法对断裂曲轴进
行研究, 查明了该曲轴的断裂原因, 并提出了改进建
议, 以避免该类问题再次发生。
1 理化检验

图1 断裂曲轴的宏观形貌
1.1 宏观观察
对曲轴断口进行宏观观察, 结果如图2所示, 可 1.2 化学成分分析
在断裂曲轴上取样进行化学成分分析, 结果如
见断裂位置为过渡 R 处, 断裂面有一定的擦伤, 无

塑性变形, 除擦伤区域外的断口较为平坦, 断口两侧 表1所示, 可见该曲轴化学成分符合 GB / T3077 —

2015 《 合金结构钢》 对40Cr钢的要求。
匹配性较好, R 处表面可见明显的车刀纹。
1.3 SEM 分析
在曲轴断口处截取试样, 进行 SEM 分析, 结果
收稿日期: 2022-06-08
作者简介: 孙明正( 1984- ), 男, 高级工程师, 主要从事失效分析
如图 3 所 示 。 由 图 3 可 知 : 裂 纹 起 源 于R 处 表 面 ,
与理化检测工作, 232480463@ qq .com
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