Page 66 - 理化检验-物理分册2025年第三期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl240342

42CrMoA 钢法兰输出轴断裂原因

宫秀勉，林孟华，贾六林

[莱茵技术（上海）有限公司，上海 200072]
摘 要：某42CrMoA钢法兰输出轴在投入使用后很快断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描
电镜及能谱分析、金相检验等方法分析了输出轴断裂的原因。结果表明：坯料在锻造前期因加热温
度过高发生组织过烧是输出轴断裂的主要原因；过烧后，晶界结合力变弱，材料形变能力不足，在截
面形变较大的位置形成微裂纹，应力集中和力学性能不符合要求导致裂纹快速扩展，最终该法兰输
出轴发生脆性断裂。
关键词： 42CrMoA钢；法兰输出轴；过烧；脱碳；脆性断裂；形变
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2025)03-0054-05
Fracture reason of 42CrMoA steel flange output shaft

GONG Xiumian, LIN Menghua, JIA Liulin
(Shanghai TÜV Rheinland Co., Ltd., Shanghai 200072, China)

Abstract: A 42CrMoA steel flange output shaft fractured quickly after being put into use. The causes of the
fracture of the output shaft were analyzed by means of macroscopic observation, chemical composition analysis,
scanning electron microscopy and energy spectrum analysis, metallographic examination and so on. The results show
that the overburning of the structure due to the high heating temperature in the early stage of forging was the main
reason for the fracture of the output shaft. After overburning, the grain boundary bonding force became weak, the
material deformation ability was insufficient, and microcracks were formed at the position where the cross-section
deformation was large. The stress concentration and mechanical properties did not meet the requirements, resulting in
rapid crack propagation. Finally, the flange output shaft brittle fracture occurred.
Keywords: 42CrMoA steel; flange output shaft; overburning; decarbonization; brittle fracture; deformation

法兰输出轴是机械传动系统中的关键部件， 备安装符合要求，其主要制造工艺为：原材料无损检
在传递动力和扭矩方面发挥着至关重要的作用 。 测→锻造→粗车→调质→精车1→铣槽→磷化→精
[1]
42CrMoA钢具有高强度、高韧性和良好的热处理性 车2→滚花键→外磨→磁粉检测→出厂。笔者采用
能，被广泛用于制造包括法兰盘在内的多种高负荷 一系列理化检验方法对该输出轴的断裂原因进行全
零件 [2-3] 。然而，42CrMoA钢的性能容易受热处理和 面分析，旨在揭示断裂机制及其与制造工艺的关系，
制造工艺的影响，例如，锻造和调质处理的工艺参数 最后提出了改进建议，以期为类似断裂问题的解决
若控制不当，可能引起该钢发生组织不均、裂纹或晶 提供理论指导和实践参考。
界弱化等问题，进而导致零件早期失效 。此外，热 1 理化检验
[4]
[5]
处理中的过烧现象常常是脆性断裂的潜在原因 ，
1.1 宏观观察
但针对实际失效案例的研究仍较少。
某运输车上的42CrMoA钢法兰输出轴在装配 断裂法兰输出轴的宏观形貌如图 1 所示。由
图1可知： 断裂位置为法兰和输出轴连接的根部，断裂
后使用当天就发生断裂现象，该产品为成熟产品，设
部位及其周围没有明显的机械损伤痕迹；整个断口表
面非常粗糙，颜色主要由黑色和深蓝色混合组成，断
收稿日期： 2024-12-04
口边缘局部存在锈蚀和撕裂痕迹，断口周围没有明显
作者简介： 宫秀勉 （1987—），女，硕士，工程师，主要从事金属材料
检测与失效分析等方面的工作，Linda.Gong@tuv.com 的金属塑性变形痕迹，断口呈现脆性断裂形貌特征。
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