Page 88 - 理化检验-物理分册2024年第七期

刘 岩，等：联轴器传动轴断裂原因

图 1 断裂传动轴的宏观形貌
1.2 化学成分分析 45钢的要求。
在断裂传动轴上取样，对试样进行化学成分分 1.3 力学性能测试
析，结果如表1所示。由表1可知：断裂传动轴的化 在断裂传动轴上取样，对试样进行力学性能测
学成分符合GB/T 699—2005 《优质碳素结构钢》对 试，结果如表2所示。由表2可知：断裂传动轴的力
表1 断裂传动轴的化学成分分析结果 %

质量分数
项目
C Si Mn S P Cr Ni Cu
实测值 0.47 0.23 0.60 0.008 0.005 — — —
标准值 0.42~0.50 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.25 ≤0.30 ≤0.25

表2 断裂传动轴的力学性能测试结果
项目 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 断后伸长率/% 断面收缩率/% 冲击吸收能量/J
实测值 690 457 9.0 21 17，24，19
标准值 800 560 15 45 40

学性能不符合GB/T 699—2005的要求。 1.6 热酸蚀试验
1.4 扫描电镜(SEM)分析 在直径为135 mm的轴一侧断口附近取横截面
在传动轴断口处取样，对试样进行SEM分析， 试样，对试样进行热酸蚀试验，结果显示试样心部区
结果如图2所示。由图2可知： 整个断口呈河流花样； 域存在较多的锯齿状小裂纹，小裂纹宏观呈同心圆
断口心部粗糙区域主要呈沿晶+少量准解理特征； 分布形貌（见图6）。
裂纹扩展区存在较多的二次裂纹，沿中心至边缘区 2 综合分析
域进行观察，边缘区域形貌与心部形貌基本一致；整
个断口以沿晶+准解理特征形貌为主，整个断口呈 该断裂联轴器传动轴的化学成分符合标准要
[1]
氢脆断口特征 。 求，力学性能不符合标准要求，尤其是断后伸长率
1.5 金相检验 远低于标准要求。断口粗糙区域存在椭圆状和长
在断口心部及边缘处取样，对试样进行金相检 条状斑点，断口呈沿晶+准解理特征，扩展区分布
验，结果如图3所示。由图3可知：试样心部和边缘 有较多的二次裂纹，与热酸蚀试验后观察到的呈
区域均存在较多的非金属夹杂物，夹杂物为硫化物， 同心圆分布的锯齿状小裂纹相吻合，且未发现过
夹杂物附近可观察到显微裂纹。 热、过烧组织。断裂传动轴中氢元素的质量分数为
断口心部及边缘处的显微组织形貌如图4所示。 0.002 1%。综合上述分析，联轴器传动轴心部锯齿
由图4可知：试样心部组织为贝氏体，边缘区域组织 状小裂纹为白点缺陷，联轴器传动轴的断裂原因为
为贝氏体+回火索氏体。心部与边缘晶粒度一致， 白点缺陷导致的延迟开裂。由于力学性能试样取样
按照GB/T 6394—2017 《金属平均晶粒度的测定》 位置为半径1/2处，处于45钢材料的未完全淬透区
评为8.0级； 未发现心部存在过热、过烧等异常组织， 域，且材料中存在白点缺陷，导致材料的力学性能不
在心部区域存在较多的小裂纹（见图5）。 符合标准要求。
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