变速器输入轴断裂失效原因分析.PDF

记录号：JS-AL-转动设备（轴和外壳）－094 变速器输入轴断裂失效原因分析 摘要：试样为经过表面渗碳处理的变速器输入轴的断裂件，是在安装后和运行过程中发生断裂的。通 过宏观分析、材料化学成分分析、微观断口分析以及残余奥氏体检测，结果表明：油孔边缘存在飞边 产生较大应力集中和渗碳层组织存在晶界弱化是导致轴件疲劳断裂的主要原因。建议油孔外边缘进行 倒角和局部进行感应回火软化。 中 关键词：变速器；输入轴；疲劳断裂；应力集中；渗碳层组织；晶界弱化 材料种类/牌号：合金工具钢/SCM920HVSI 概述 试样为经过表面渗碳处理的变速器输入轴的断裂件，是在安装后和运行过程中发生断裂的。 国 变速器输入轴材料是 SCM920HVSI，要求渗碳后表面硬度大于 650HV，渗层硬化深度 0.4～0.7mm， 渗层中参与奥氏体含量 10～20%。 对试件断裂失效原因进行了分析。 测试过程与结果 应 宏观分析 送检的变速器输入轴断裂件和完整件的宏观形貌如图 1 所示，断裂位置如图中箭头所指，处于输 急 入轴与螺母连接一端的加工螺纹和花键齿之间的过渡区，断面与试件轴向并非垂直，而是呈一定角度， 看来导致断裂的应力除弯曲应力外，还有较大的扭力分量。断面恰经过该位置的油孔平面，仔细观察 可以看出裂纹是从油孔外边缘开始向内扩展的，裂纹扩展方向如图中箭头所示，在从两边分别向下扩 分 展的汇合处形成台阶。断口呈深灰色，断面相对平坦，部分已被磨损得断裂面呈光亮色。 析 网 输入轴宏观形貌和断裂位置 1 中 -1 断口 -2 断口 图 1 试件和断口宏观形貌 材料化学成分分析 国 从轴件中部截取试样进行材料基体的化学成分分析，结果见表 1。表中同时给出由委托方提供的 材料规范要求，可以看出，试样基体材料的化学成分符合相关规定要求。 表 1 材料化学成分分析结果及成分规范（W/%） C Si Mn P S 应 轴 0.20 0.084 0.69 0.008 0.006 min 0.17 - 0.60 - - SCM920HVS1 max 0.21 0.15 0.85 0.02 0.03 急 Cu Ni Cr Mo Nb 轴 0.081 0.10 1.28 0.58 0.026