赵喜庆，祖义忠，杨光伟，宋正会

（凌源钢铁股份有限公司技术中心，辽宁朝阳122504）

40Cr钢矿用车轴早期断裂失效分析

赵喜庆，祖义忠，杨光伟，宋正会

（凌源钢铁股份有限公司技术中心，辽宁朝阳122504）

通过40Cr钢矿用车轴在使用不足120h后即发生断裂案例解析，经宏观和微观分析表明：该轴属于疲劳断裂。车轴没有经过调质处理是造成轴断裂的内因；加工精度差是造成轴断裂的外因。

车轴；调质处理；加工精度；疲劳裂纹；失效分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.143

1 概述

车轴是矿用车的重要部件，承载着货物及车体的全部重量，对于车轴这种在运行中承受高频交变载荷的重要部件，在货物运行中一旦断裂，后果十分严重[1]。

使用φ70mm规格40Cr圆钢生产的矿用车轴，在运行120h后即发生断裂，断裂部位为轮座与轴头连接处，矿用车车轴基本结构及断裂位置如图1所示。矿用车车轴的主要技术要求：调质硬度217～255HB。该车轴经下述加工工艺制作而成：下料→矫直→粗车→平头打孔→攻丝→调质处理→喷丸→精车→装配。其中，轴身直径70mm，轴头直径65mm。为了查明其断裂原因，从失效断轴入手，结合车轴加工过程等因素，查明失效的机理，并对失效原因作出分析判断。

2 检验结果与分析

2.1 硬度检测

布氏硬度计检测车轴平均硬度为180HB，属于40Cr钢热轧状态硬度范围。

图1 车轴基本结构和断裂位置示意图

2.2 宏观分析断轴的宏观断口形貌（见图2），宏观观察矿用车轴断口发现，整个断口平齐，基本在垂直于轴线的同一平面内，断口分为两个区域：疲劳区（B）和终断区（C）,终断区呈纤维状，直径约40mm，疲劳区断口平滑。……