Page 59 - 理化检验-物理分册2024年第四期

吕 渊: 曲轴开裂原因

图2 截取的开裂处试样宏观形貌
1.2 化学成分分析 裂纹附近表面可见较多与主裂纹平行的微裂纹, 放
在曲轴基体处取样, 并对试样进行化学成分分 大观察可见裂纹内有铜黄色物质填充。
析, 结果如表1所示。 对剖面金相试样进行能谱分析, 结果如图5所
表1 曲轴的化学成分分析结果 % 示。由图5可知: 主裂纹面上的覆盖物与微裂纹内
质量分数 的填充物成分均为较高含量的铜、 锡、 铅元素中的一
项目
种或者几种, 分析认为这些物质来源于与曲轴开裂
C Si Mn P S Cr Ni Mo
实测值 0.51 0.28 0.90 0.016 0.004 1.20 0.37 0.23 位置配合的铜合金轴瓦。
将剖面金相试样用化学试剂腐蚀, 再将其置于
1.3 力学性能测试
光学显微镜下观察, 结果如图6所示。由图6可知:
在曲轴基体1 / 2半径位置截取纵向拉伸试样、
试样表面和心部显微组织均为回火索氏体。
冲击试样和硬度试样, 并对试样进行测试, 结果如表
1.5 显微硬度测试
2所示。 采用2.942N 试验力对试样表面与心部进行维

表2 曲轴的力学性能测试结果
氏硬度测试, 表面硬度分别为385 , 380 , 384HV , 相
抗拉 屈服 断后 断面 冲击吸收 布氏
当于40.3 , 39.9 , 40.3HRC ; 心部硬度分别为 266 ,
项目 强度 / 强度 / 伸长率 / 收缩率 / 能量 / 硬度 /
273 , 275HV , 相当于 27.9 , 28.0 , 28.3HRC 。由硬
MPa MPa % % J HBW
度测试结果可知, 心部硬度符合正常回火索氏体的
实测值 912 700 18.5 56 19 , 21 , 21 273
硬度, 表面的硬度偏高。
1.4 微观分析 2 综合分析
在断口上截取试样, 将试样清洗后, 对试样进行

扫描电子显微镜( SEM ) 和能谱分析, 结果如图3所 ( 1 )人工打开的裂纹面经清洗后整体较为洁
示。由图3可知: 裂纹源区铜、 锡、 铅等杂质元素含 净, 未见异物覆盖, 裂纹面可见疲劳条带, 呈疲劳断
量较高; 裂纹扩展区可见大致平行的二次裂纹, 呈疲 裂的宏观形貌特征, 疲劳条带的收敛位置为裂纹源
劳断裂的微观形貌特征。 区, 说明裂纹起源于曲轴表面 [ 1 ] 。

截取裂纹源区的剖面, 制备金相试样, 将试样镶 ( 2 )裂纹源区的能谱分析结果表明: 裂纹源区
嵌、 磨抛后, 置于光学显微镜上观察, 结果如图4所 有较高含量的铜、 锡、 铅等杂质元素; 裂纹的扩展方
示。由图4可知: 裂纹源区覆盖着一层其他物质; 主 式为疲劳扩展。
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