新闻资讯
40Cr低合金结构钢重载车轴断裂失效分析
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-01-07
正常条件下，热轧供应状态下的40Cr低合金结构钢具有较高的塑性、韧性，而在热轧、调质热处理后，其综合力学性能应会得到显著改善，尤其是屈服强度、塑性和韧性应较高。
某型重载车轴原材料为40Cr低合金结构钢，原材料的供应状态为热轧状态，车轴的生产工艺为：工频加热→初轧→工频加热→终轧→轧后空冷→调质热处理→热矫直→机加工，工频加热炉的形状均为圆柱状，加热线圈为圆弧状，初、终轧采用轧辊方式，初轧后在轴头与轴管相连处形成弧度。淬火采用可控气氛炉加热，淬火炉允许使用的上限温度为1100℃。在车轴热矫直时，在轴头附近易发生断裂。通过对车轴的化学成分、力学性能、金相显微组织进行检测，对车轴断裂的原因进行了分析。
研究表明，金属工件发生脆性断裂的原因有很多，包括材料本身较脆，环境致脆（氢脆、应力腐蚀、液态金属脆）等。由于工件表面与环境接触，环境致脆所导致的断裂失效易从表面或亚表面起始。一般情况下，氢脆易从亚表面起源，而应力腐蚀和液态金属致脆则总是从表面起源。由检测可知，车轴的断面上未发现低熔点金属，因此可排除液态金属致脆的可能性。对端口形貌的研究亦可排除应力腐蚀和氢致脆性和环境致脆所致断裂的可能性，由此判断，车轴的断裂应与车轴材料本身较脆有关。
正常条件下，热轧供应状态下的40Cr低合金结构钢具有较高的塑性、韧性，而在热轧、调质热处理后，其综合力学性能应会得到显著改善，尤其是屈服强度、塑性和韧性应较高，车轴本身之所以发生脆性断裂，其原因有以下几种可能：
（1）原材料存在严重的过热组织；
（2）工频加热时存在工艺不完善或失控，工件局部出现了短暂超温等现象，导致材料产生了严重的过热组织；
（3）淬火热处理时出现了短暂超温，导致材料产生了严重的过热组织；
（4）原材料存在较多的低熔点夹杂；
（5）热矫直时应力过大；
（6）淬火工艺不合理，淬火应力较大。
正常条件下，车轴热轧后的晶粒应是较为细小均匀的，车轴的基体组织之所以出现严重的过热组织，其原因是终轧前的工频加热过程中出现温度失控，与车轴的制造工艺不当有关。当金属坯料最大界面的表层到达工艺要求温度上限时，金属坯料最小截面的表层温度尚未达到工艺要求的温度，此时若加热持续的时间稍微延长，金属最大截面的表面温度就会升高，导致晶粒粗大而致过热，如加热时间延长或加热温度再升高，接近其临界熔化温度，产生了过烧组织，产品就会报废。
应对措施主要是改进车轴制造工艺，采用圆柱形工频加热炉加热时，可将原工艺改为：工频加热→初轧成形→轧后空冷→调质热处理→热矫直→机加工；若仍采用原工艺，则终轧前工频加热炉的炉腔形状应与轴头形状类似。另外，过热严重的车轴应报废。
以上资料由上海艾荔艾金属材料有限公司提供，欢迎新老客户来电洽购。
本文来自上海艾荔艾金属材料有限公司http://www.shailiai.com，转载请注明出处。