750拖拉機動力輸出軸斷裂分析及解決措施

（江蘇清拖農業裝備有限公司，江蘇 淮安 223001）

750動力輸出軸是我公司主產品零件，用于拖拉機的動力輸出，動力輸出軸在運轉過程中所受負荷比較復雜，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度及韌性。我公司采用的材料是40Cr，工序是：毛坯—正火—調質—機加工—中頻—機加工—成品，熱處理工序正火、調質、中頻。近階段，接到市場反饋動力輸出軸存在斷裂現象，我們及時地對此質量問題進行了認真分析并且制訂了解決措施。

1 檢驗方式及結果

從斷口、材料化學成分、金相組織、工藝以及淬火感應器等方面分析斷裂原因。

1.1 裂紋宏觀檢查

對零件斷口進行了分析（見圖1），斷口表面有放射花樣，未出現海灘花紋，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 化學成分分析

用高頻紅外碳硫分析儀和光度分光計化驗材料化學成分，分析見表1。

表1化學成分分析

1.3 金相分析

通過金相分析裂紋深0.7 mm左右，裂紋兩側未發現脫碳、氧化、過熱現象，從裂紋形狀來看，應該屬于淬火裂紋[2]。通過400×金相檢測，零件淬硬層為12 mm左右，金相組織表面為馬氏體三級(見圖2)，心部檢測組織為回火索氏體+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 工藝實施

經對問題分析及多次試驗[3]，本批動力輸出軸采取的工藝如下：

（1）正火。880℃保溫90min，出爐空冷，得到細片狀珠光體；

（2）調質。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。設備功率：8 kW，加熱時間13 s，零件旋轉速度50圈/分，感應器（感應加熱原理對淬火工件進行加熱的終端設備）內徑D為48.3mm，高度H為23.6 mm，感應器內徑與零件間間隙a為14mm，δ為10mm.

2 斷裂原因分析

通過對以上檢測情況分析，調質的硬度和組織均合格，中頻淬火馬氏體組織為3級，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。因中頻淬火工藝及感應器設計不當，導致淬硬層深的原因目前分析有以下兩方面。

（1）感應器的設計不當，經測量感應器的內徑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，加熱時間長，導致零件組織晶粒粗大，表面出現細小微裂紋。

3 解決措施及效果

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

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

（2）對感應器進行改進，感應器內徑D為36 mm，厚度δ為2mm，高度H為16mm。

通過以上措施的落實，淬硬層為5 mm~6 mm,動力輸出軸未出現斷裂現象，保證了零件的質量，減少了經濟損失。

[1]李炯輝，林德成.金屬材料金相圖譜[M].北京：機械工業出版社，2006：28-30.

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

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