武 坤, 杨 帆, 王秀健, 郑喜平, 李 皓

(郑州精益达汽车零部件有限公司, 郑州 450000)

力矩扳手的主要作用是紧固螺栓，其应用力矩一般为扳手扭力的20%～90%连续可调，使用时先设定目标扭矩，扳动手柄，在其扭矩达到目标值时，扳手会发生轻微的震动和清晰的“卡塔”声。某力矩扳手使用了3个月后，头部和手柄之间的连接杆出现断裂。为查明其断裂原因，笔者进行了一系列理化检验与分析，并对其热处理工艺进行改进，以防止该类问题的再次发生。

1 理化检验

1.1 宏观观察

力矩扳手长1 180 mm，扭矩为1 200 N·m，断裂发生在其头部和手柄连接处，见图1a)，由于靠近扳手头部，此处受力较大。图1b)是安装在扳手内部的连接杆，主要作用是连接头部和手柄，直径为16 mm，长为350 mm。图1c)是力矩扳手的断口宏观形貌，断口分为3个区域：Ⅰ区是裂纹源区，位于断口边缘位置，约占断口面积的1%～2%；Ⅱ区是疲劳扩展区，呈亮白月牙形，有明显疲劳辉纹，约占断口面积的8%～10%；Ⅲ区是瞬断区，颜色灰暗，有明显撕裂棱，约占断口面积的90%[1]。由此可知，断裂时连接杆受力较大，属于高应力低周疲劳断裂。

图1 扳手断裂位置、连接杆及断口的宏观形貌Fig.1 Macro morphology fracture location of wrench a) core connecting rod b) and fracture c)

1.2 化学成分分析

连接杆材料为40Cr合金钢，在断口附近取尺寸为φ16 mm×12 mm的圆柱形试样，经磨床磨平和砂轮机抛光后，采用PDA-5500型直读光谱仪进行化学成分分析，结果如表1所示，可见其化学成分符合GB/T 3077-2015《合金结构钢》对40Cr合金钢的技术要求。

表1 连接杆的化学成分Tab.1 Chemical compositions of connecting rod

1.3 力学性能试验

经调质热处理的连接杆，其硬度为22～26 HRC，在连……