汽车前轴ppt课件

.,1,汽车前轴断裂失效分析,前言：我公司多种重型载货车的中二桥前轴在车辆行驶过程中发生断裂。本文检测分析了其中一件断裂前轴。前轴材料为50钢(GBT69988)；锻造后正火、调质处理；锻造时绝对不得过烧；零件无裂纹及有害缺陷：晶粒度5-8级；去飞边不得有台阶；硬度要求2330HRC。,.,2,目录,1检测分析2失效原因分析3结论与建议,.,3,1检测分析,11宏观分析12扫描电子显微镜分析13金相检测14化学成分分析15硬度检测16力学性能检测,.,4,.,5,11宏观分析,前轴断口宏观形貌如图1所示，断口表面粗糙不平，有明显的放射纹，见图2，为典型的脆性断口。断口可以分为三个区域【l】：中心偏左约4,8I姗的明显灰黑色平坦区域I：中间位置大片深灰色污染区域；以及断口两侧的银白色区域I，见图2中标注。由于断口放射纹收敛于I区，可以判断裂纹是起源于I区的。图2中的白色箭头所示方向为裂纹扩展方向。当裂纹扩展到工字梁两侧最窄处开放后有污染物沿着裂纹渗入，形成区。前轴有效承载面积逐渐减小，最后过载断裂I区为最后断裂形成的静断区。怀疑I区存在偏析、疏松、缩孔、气泡或低倍夹杂等缺陷导致裂纹起源于I区。但对前轴截面进行低倍组织缺陷检测时未见异常。裂纹起源于I区的原因还有待查明。,.,6,12扫描电子显微镜分析,在扫描电镜下观察断口。中心I区微观形貌脆性疲劳断裂特征，见图3(a)，、区均为解理裂形貌，见图3(b)。整个断口在微观上明显为脆断裂。,.,7,13金相检测,观察断口I、区域内的显微组织，发现没有明显区别，结果见图4。从图中可看出，前轴金相组织为珠光体+网状铁素体及针状铁素体。晶粒度O4级，有混晶。根据GB/Tl71071997中轴必须进行调质处理，其组织应为回火索氏体2。经调查发现此前轴供应商因更改工艺参数。导致调质处理加热时跑温。因此可确定该前轴未按规定工艺进行热处理，导致组织出现了不应有的网状和针状铁素体【3】，并且晶粒粗大。,.,8,14化学成分分析,对前轴断口I、区域分别进行化学成分检测，结果均符合50钢(GBT69988)的成分纹起源位置I区与、区，在化学成分上并不存在明显差异。,.,9,15硬度检测,在贯穿裂纹起源I区的一条直线上以1mm为间隔取20个点进行硬度检测。检测结果见表1。硬度也符合50钢(GBT699-88)的要求。,.,10,16力学性能检测,在上述检测中均未发现裂纹起源区域I与其他区域的差异为了解裂纹起源于I区的原因又做了拉伸与冲击试验。分别在前轴的I区与其他区取样，分别编号为a,b。同时为了研究不良热处理工艺对材料力学性能的影响。又在前轴I区以外的其他区域取样重新进行热处理，热处理工艺为860保温30min淬火+540回火4h来模拟正常生产工艺，处理后再做拉伸和冲击试验，编号为c。试验结果见表2。,.,11,对比试样a、b可以看出，I区的塑性和抗冲击能均比其他区域差，这进一步证实裂纹是起源于力学性能较差的I区。对比试样c与试样a、b可以看出。未重新调质理的前轴样品的力学性能表现出明显的脆性。图5冲击试验的样品断口可以明显看到试样a,b的断比试样c的断口更脆。可以判断材料的性能恶化是调质处理不良导致的。,.,12,在三个冲击试样上取样磨制后观察金相组织试样a,b的组织均为珠光体十魏氏倾向的网状铁体，晶粒度O4级，有混晶，与之前的检测结果一致。试样c的组织为回火索氏体，见图6，为正常调质处理组织。,.,13,2失效原因分析,前轴在车辆行驶过程中受到垂直交变载荷的作用，使前轴发生交替的弯曲形变，在这种工况下前轴易发生疲劳断裂。但前轴应力最大处为前轴上下表面，而几次事故均是从前轴中心偏上处萌生裂纹，之后快速扩展，脆性断裂。裂纹快速扩展可以推断是由非正常热处理工艺使材料脆性增加、冲击韧度明显降低导致的。但是心部裂纹起源区域与其他区域的成分、组织均一致。未见任何缺陷。结合前轴的生产工艺推断裂纹起源于心部的原因为加工过程中使其心部区域出现内应力，导致使用过程中在内、外应力的双重作用下裂纹起源于心部。由于试验条件限制无法检测内应力，故只能作为推断。,.,14,3结论与建议,(1)前轴调质处理不良，导致材料性能严重下降。应适当调质。(2)裂纹从心部起源，然后疲劳扩展，在疲劳展区发展到约4,8mill后，快速失稳扩展在间内断裂前轴断裂的宏观与微观特征均是脆性断裂特征。前轴裂纹从心部起源怀疑为心部存在严重的内应力所致。前轴使用前应做好监测，以避免已存在的裂纹源；做好回火以避免应力集中，而致使产生新的裂纹源。,.,15,参考文献：,【1】王红梅，胡本洋，张伟，等微车用发动机曲轴断裂分析【J】热加工工艺，2009，38(i7)：148149【2】胡光立，谢