轎車輪轂軸承法蘭盤斷裂失效分析

倪兆榮，楊紹榮，鄭躍剛

（金華職業技術學院機電工程學院，金華 321007）

0 引 言

轎車輪轂軸承法蘭盤是連接萬向節輸出軸與汽車輪轂的重要零件[1]，因此法蘭盤的質量直接關系到轎車的安全運行和可靠性[2]。某廠生產的某型號轎車輪轂軸承法蘭盤，材料為SAE1070鋼，采用模鍛工藝生產，主要加工工序為：原材料→熱鍛→等溫退火→車削加工→感應淬火→精加工。合格法蘭盤的表面應無裂紋、碰傷、鐵銹、油污、黑皮等缺陷，感應淬火后的硬度為60～64HRC，硬化層厚度為2.5～4.0 mm，顯微組織級別為3～5級[1]。在精加工過程中，某批次產品在大R角處發生開裂，見圖1所示，造成零件報廢，給企業造成了經濟損失。為了找出法蘭盤斷裂原因，減少損失，對其斷口形貌、化學成分、顯微組織等進行了分析。

圖1 失效法蘭盤的斷裂部位Fig.1 Fracture position in the failure flange

1 理化檢驗及結果

1.1 斷口的宏觀和微觀形貌

由圖2可見，失效法蘭盤斷口表面呈灰褐色、無光澤、晶粒粗大，裂紋源位于零件大R角表層，斷面有收縮，整個斷面具有宏觀脆性的微孔型斷裂特點[3-4]。用ZEISS EVO18型掃描電鏡對失效法蘭盤的斷口進行觀察。由圖3可見，斷口呈表層宏觀脆性斷裂、心部塑性斷裂的特點，裂紋源位于大R角表層，裂紋沿晶界微孔聚合，沿晶斷裂，斷口呈“萘狀斷口”；裂紋源區呈漣波、河流花樣及少量微坑混合的準解理斷裂特征；最后斷裂區以韌窩為主，孔坑及疊波花樣，屬于微孔型斷裂，是一種塑性變形為主導作用的延性斷裂[4]。微孔型斷裂的特點是微孔形成和連接時的塑性變形量很小，這是由高強度材料組織特點決定的，而這種組織對于裂紋的敏感性是非常大的。……