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(江苏牧羊控股有限公司, 扬州 225127)

40CrNiMo钢主轴断裂原因分析

贺凯林,金丽萍

(江苏牧羊控股有限公司, 扬州 225127)

40CrNiMo钢主轴在使用过程中发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试及显微组织分析等方法，分析了该40CrNiMo钢主轴断裂的原因。结果表明：主轴的倒角曲率半径偏小且材料中存在氮化物，使应力集中程度严重，导致裂纹源产生；粗大的晶粒降低了主轴的解理断裂强度，使疲劳扩展速率加大，最终导致主轴发生早期疲劳断裂。最后根据主轴失效原因提出了改进措施。

40CrNiMo钢； 疲劳断裂； 氮化物； 曲率半径； 应力集中； 晶粒度

40CrNiMo钢主轴在使用几个月后发生断裂，断裂部位为轴肩倒角处，事故造成设备停机检查，给工厂带来一定的经济损失。40CrNiMo钢主轴采用轧制棒材制造，主轴最大直径为120 mm，加工流程为：下料→粗车→调质→精车，调质淬火温度为860 ℃，淬火介质为油，回火温度为580 ℃，硬度要求为250～300 HB。笔者通过宏观观察、化学成分分析、硬度测试及显微组织分析等，查明了该40CrNiMo钢主轴断裂的原因，并从裂纹起源与扩展两个方面提出改进意见，以提高产品的使用寿命。

1 理化检验

1.1宏观观察

该40CrNiMo钢主轴的整体断裂面如图1所示，由于主轴在断裂后继续旋转，因此与另外一半断轴发生摩擦，表面有部分断裂特征被消除。图1a)中能看到明显的贝纹线，并且有2组，即存在两个裂纹源，分别为裂纹源A和裂纹源B。从图1b)中可以看到A处裂纹的发展经历了两次起源，主轴的断裂主要是由疲劳引起的疲劳断裂。……