750拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸斷裂分析及解決措施

（江蘇清拖農(nóng)業(yè)裝備有限公司，江蘇 淮安 223001）

750動(dòng)力輸出軸是我公司主產(chǎn)品零件，用于拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出，動(dòng)力輸出軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所受負(fù)荷比較復(fù)雜，因此該零件不僅表面需要具有一定的耐磨性，整體還需要具有一定的強(qiáng)度及韌性。我公司采用的材料是40Cr，工序是：毛坯—正火—調(diào)質(zhì)—機(jī)加工—中頻—機(jī)加工—成品，熱處理工序正火、調(diào)質(zhì)、中頻。近階段，接到市場(chǎng)反饋動(dòng)力輸出軸存在斷裂現(xiàn)象，我們及時(shí)地對(duì)此質(zhì)量問題進(jìn)行了認(rèn)真分析并且制訂了解決措施。

1 檢驗(yàn)方式及結(jié)果

從斷口、材料化學(xué)成分、金相組織、工藝以及淬火感應(yīng)器等方面分析斷裂原因。

1.1 裂紋宏觀檢查

對(duì)零件斷口進(jìn)行了分析（見圖1），斷口表面有放射花樣，未出現(xiàn)海灘花紋，不光滑較粗糙，色澤較亮，因此屬于脆性斷裂。

圖1 斷裂零件圖片

1.2 化學(xué)成分分析

用高頻紅外碳硫分析儀和光度分光計(jì)化驗(yàn)材料化學(xué)成分，分析見表1。

表1化學(xué)成分分析

1.3 金相分析

通過金相分析裂紋深0.7 mm左右，裂紋兩側(cè)未發(fā)現(xiàn)脫碳、氧化、過熱現(xiàn)象，從裂紋形狀來看，應(yīng)該屬于淬火裂紋[2]。通過400×金相檢測(cè)，零件淬硬層為12 mm左右，金相組織表面為馬氏體三級(jí)(見圖2)，心部檢測(cè)組織為回火索氏體+少量鐵素體[1](見圖3)。

圖2 中頻淬火馬氏體

圖3回火索氏體+少量鐵素體

1.4 工藝實(shí)施

經(jīng)對(duì)問題分析及多次試驗(yàn)[3]，本批動(dòng)力輸出軸采取的工藝如下：

（1）正火。880℃保溫90min，出爐空冷，得到細(xì)片狀珠光體；

（2）調(diào)質(zhì)。淬火：860℃保溫90 min，油冷卻；回火：580℃保溫150 min，下油冷卻，得到回火索氏體和少量鐵素體；

（3）中頻。設(shè)備功率：8 kW，加熱時(shí)間13 s，零件旋轉(zhuǎn)速度50圈/分，感應(yīng)器（感應(yīng)加熱原理對(duì)淬火工件進(jìn)行加熱的終端設(shè)備）內(nèi)徑D為48.3mm，高度H為23.6 mm，感應(yīng)器內(nèi)徑與零件間間隙a為14mm，δ為10mm.

2 斷裂原因分析

通過對(duì)以上檢測(cè)情況分析，調(diào)質(zhì)的硬度和組織均合格，中頻淬火馬氏體組織為3級(jí)，淬火溫度不高，零件的直徑是30 mm，但是淬硬層的深度已超過正常中頻淬火的尺寸，零件的直徑是30 mm，零件已淬透，表面的裂紋屬于中頻淬火裂紋，因此零件的斷裂和中頻淬火有關(guān)。因中頻淬火工藝及感應(yīng)器設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致淬硬層深的原因目前分析有以下兩方面。

（1）感應(yīng)器的設(shè)計(jì)不當(dāng)，經(jīng)測(cè)量感應(yīng)器的內(nèi)徑D超過了40 mm上限值，厚度δ超3 mm上限；

（2）零件加熱行走速度慢，加熱時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致零件組織晶粒粗大，表面出現(xiàn)細(xì)小微裂紋。

3 解決措施及效果

表面出現(xiàn)微裂紋以及淬硬層過深的結(jié)果是動(dòng)力輸出軸在使用過程中斷裂，因此為了解決零件斷裂問題，采取以下兩個(gè)解決措施：

（1）加快零件的加熱行走速度，加熱時(shí)間保持在8 s左右，使組織得到細(xì)化，避免表面出現(xiàn)微裂紋；

（2）對(duì)感應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn)，感應(yīng)器內(nèi)徑D為36 mm，厚度δ為2mm，高度H為16mm。

通過以上措施的落實(shí)，淬硬層為5 mm~6 mm,動(dòng)力輸出軸未出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，保證了零件的質(zhì)量，減少了經(jīng)濟(jì)損失。

[1]李炯輝，林德成.金屬材料金相圖譜[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：28-30.

[2]戴起勛，程曉龍.金屬材料學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：68-70.

[3]王尊禮.45#鋼手柄軸淬火開裂及預(yù)防措施[J].熱處理2012，(3)：36-37.