汽车零件后桥半轴套管断裂失效分析

汽车零件后桥半轴套管断裂失效分析福建省测试技术研究所 陈稀 薛文垒摘 要：本文利用金相技术，电子探针等方法，对汽车零件后桥半轴套管断裂失效原因进行了分析，结果表明失效原因主要是疲劳断裂。关键词：半轴套管；疲劳断裂1 前言受某县公安局交警大队委托，对一起交通事故中某型大客车后桥半轴套管断裂作失效分析。半轴套管的作用连接制动鼓与后桥壳，承受后桥所承载的重量，它的一端接制动鼓，另一端用固定销固定在后桥壳上。半轴套管断裂位置为左后轮半轴套管与左轮制动鼓相连接端简图所示。其宏观断口象见照片 1、照片2。本工作主要对后桥半轴套管断裂进行失效分析。照片 1 照片 22 实验方法从半轴套管断口区域用电火花线切割法截取二块试样，取其中一块磨制成金相光片，用 4%硝酸酒精腐蚀成金相试块，在 OLYMPUS-BHZ 型光学显微镜及 EPM-810Q 电子探针显微分析仪作金相组织检验。另一块用于断口的宏观和微观检验，称断口试块。用钻床钻取半轴套管的碎屑若干，用化学分析法测定该种材质中的碳(C)、硅(si)、锰(Mn)、磷(P)和硫(S)元素的质量分数。用 HRBV-187.5 型布洛维硬度计测定该样表面硬度。3 实验结果分析及讨论3.1 化学成分经化学分析方法分析，该送检样化学成分见下表，其材质为 45Mn2 钢，其成分符合 ZB/T T06003-1989 标准要求。3.2 金相组织分析据目前所查到的标准 ZB/T T06003-1989 的规定半轴套管的热处理工艺为调质处理，其正常金相组织为回火索氏体组织。而该送检样在光学显微镜和电子探针显微分析仪下，对金相试块观察到的金相组织为网状不连续的铁素体+珠光体+屈氏体组织，详见照片 3、4、5，与标准规定中的金相组织有差异。说明热处理的工艺存在问题。照片 3 金相组织 265照片 4 金相组织 530 照片 5 金相组织 5303.3 表面硬度测定根据 ZB/T T06003-1989 中的规定，半轴套管的表面硬度范围为 HRC33-48。而该送检样的表面硬度值(共测 6 点)为 HRC24.0、24.0、25.0、22.5、23.5 和 25.5。表面硬度明显低于标准的规定值。3.4 断口分析3.4.1 宏观断口分析宏观断口象见照片 1、2。从断口面可以看出，存在疲劳断裂区和瞬时断裂区。而疲劳断裂区的断口齐平，产生此种断口可能原因主要为单轴载荷。该半轴套管的管壁厚度 8.74mm，疲劳断裂区的径向最大尺寸为 6.68mm，瞬时断裂前该半轴套管的最小壁厚仅剩 2.06mm。这说明疲劳断裂宏观断口的另一个特征是瞬时断裂区小，属于低载荷引起的断裂阁。3.4.2 徽观断口分析断口试样，用电子探针显微分析仪观察疲劳断裂区的微观断口形貌，呈现出脆性疲劳断裂的形态，见照片 6、7。而瞬时断裂区微观断口形貌则呈现出脆性准解理断口形态.见照片 8 和 9。照片 6 脆性疲劳断口 265 照片 7 脆性疲劳断口 53照片 8 脆性准解理断口 265 照片 9 脆性准解理断口 265以上分析结果表明，该半轴套管硬度值偏低、显微组织不合格，导致其强度偏