Page 23 - 理化检验-物理分册2023年第六期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202306002

40MnBH 钢轴头开裂原因

高彬科, 张 弛, 吴飞虎, 梁会雷, 李平平

( 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司, 常州 213011 )
摘 要: 在对某经过调质处理的40MnBH 钢轴头进行机械加工时, 发现该轴头内孔表面存在轴
向和环向裂纹, 采用宏观观察、 磁粉检验、 金相检验、 扫描电镜分析等方法研究了裂纹产生的原因。
结果表明: 该裂纹为淬火裂纹, 裂纹的产生原因是冲孔异常使内孔表面形成环向折叠, 并产生了局
部应力集中。对冲孔模具及锻造工艺进行改进, 可以避免该类问题再次发生。

关键词: 40MnBH 钢; 轴头; 折叠; 淬火裂纹

中图分类号: TG156.34 ; TG115.2 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 06-0007-03

Crackin g reasonof40MnBHsteelshafthead

GAOBinke , ZHANGChi , WUFeihu , LIANGHuilei , LIPin gp in g

( CRRCQishu y anInstituteCo. , Ltd. , Chan g zhou213011 , China )

Abstract : Axialandcircumferentialcrackswerefoundonthesurfaceoftheinnerholeofaq uenchedand

tem p ered40MnBH steelshaftheaddurin g machinin g .Thecauseofthecrack wasanal y zedb y macrosco p ic

observation , ma g neticp articleins p ection , metallo g ra p hicexaminationandscannin gelectronmicrosco p eanal y sis.

Theresultsshowthatthecrackwasa q uenchin g crack , andthecauseofthecrackwasthelocalstressconcentration

causedb y theannularfoldin goftheinnerholesurfacecausedb ytheabnormalp unchin g .Theim p rovementof

p unchin g dieandfor g in gp rocesscouldavoidtherecurrenceofsuchp roblems.

Ke y words : 40MnBHsteel ; shafthead ; foldin g ; q uenchin g crack
40MnBH 钢是一种高淬透性的低合金结构钢, 端内孔表面存在明显的环向折叠缺陷( 图1中箭头
将微量硼元素加入钢中可以显著提高钢的淬透性, 所指)。
该钢经调质处理后具有良好的综合力学性能 [ 1-3 ] , 被
广泛应用于对强度、 韧性要求较高的轴类零件中。

某厂生产的轴头加工流程为: 下料→感应加热→
模锻→冲孔→调质处理→机械加工, 对该钢进行加工
过程中, 发现某批次轴头内孔存在批量开裂现象。
笔者采用一系列理化检验方法分析了轴头开裂
的原因, 以避免该类问题再次发生。

1 理化检验
图1 轴头宏观形貌
1.1 宏观观察
轴头宏观形貌如图1所示, 为了便于观察, 将轴 轴头结构如图2所示, 由图2可知: 轴头内孔表
面自上而下共存在 4 处应力集中区, 分别编号为
头锯为上半段大头端和下半段小头端, 下半段小头
1 ~4 , 其中1 ~3 区域位于上半段, 且均为大圆
#
#
#
#
弧过渡区, 应力集中程度较弱; 4 区域则位于下半
#
收稿日期: 2023-03-22 段, 即图1中环向折叠缺陷处, 该处应力集中程度较
作者简介: 高彬科( 1984- ), 男, 学士, 高级工程师, 主要从事供
明显。
应链管理工作, g aobinke. q s@crrc g c.cc
7