Page 57 - 理化检验-物理分册2023年第八期

汪瑞俊: 万向轴十字销断裂原因

下, 两条主裂纹从两边向中间扩展( 见图1中b区)。
进一步观察可发现图 1 上部的主裂纹源区较为清
晰, 上部的主裂纹扩展速率较下部的主裂纹扩展速
率快; 两条次裂纹则因受力较小, 没有留下清晰的裂
纹扩展路径, 图1中c区为瞬断区。依据裂纹扩展
路径初步判断, 该十字销的断裂源出现在倒角部位,
断裂方式为多源疲劳断裂 [ 1 ] 。
1.2 化学成分分析 图4 十字销内部 MnS夹杂微观形貌
采用直读光谱仪对十字销试样进行化学成分分
析, 结果如表1所示。由表1可知: 其化学成分满足

GB / T3077 — 2015 《 合金结构钢》 的要求。
表1 十字销化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn P S Cr Ti
实测值 0.21 0.29 0.96 0.015 0.019 1.03 0.06
0.17~ 0.17~ 0.80~ ≤ ≤ 1.00~ 0.04~
标准值
0.23 0.37 1.10 0.020 0.020 1.30 0.10 图5 十字销基体表层显微组织形貌( 回火马氏体+少量屈氏体)

1.3 金相检验
在断裂部位取金相试样, 将其置于光学显微镜
下观察, 发 现 十 字 销 倒 角 区 域 有 一 处 深 度 约 为
1.05mm 的锯齿状裂纹, 且试样表面有较多大尺

寸、 长条状的 MnS 夹杂( 见图 3~4 )。用体积分数
为4%的硝酸乙醇溶液腐蚀后观察其显微组织, 可
知表面渗碳层的深度约为1.46mm 。试样表层组织

由浅入深依次为: 回火马氏体+少量屈氏体( 深度为 图6 十字销表层显微组织形貌( 淬火马氏体+少量屈氏体)

0.45mm )( 见图5 )、 淬火马氏体+少量屈氏体( 深度

为0.55 mm )( 见图 6 )、 贝氏体 + 马氏体( 深度为
0.55mm )( 见图 7 )。基体组织为马氏体 + 贝氏体

+铁素体( 见图8 )。

图7 十字销表层显微组织形貌( 贝氏体+马氏体)

图3 十字销裂纹微观形貌
1.4 硬度测试
对十字销试样的横截面进行硬度测试, 结果显
示 非 渗 碳 层 的 洛 氏 硬 度 较 为 均 匀,其 值 为
28.1~31.2HRC 。对试样进行热酸酸洗后发现, 其

横截面无明显的缺陷, 基体组织较为均匀。 图8 十字销基体显微组织形貌( 马氏体+贝氏体+铁素体)

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