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失效分析案例

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汽车用万向节十字轴失效分析报告

汽车用万向节十字轴主要起到传递扭矩的作用,近些年已大量开发应用,在实际生产过程中,部分产品在抛丸后发生崩角的现象。本文所分析十字轴材质为SCR420H,采用渗碳淬火,抛丸,精磨工序。产品失效分析图片见下图,根据事项情况,我们分别对正常未崩角的产品,和崩角的产品,分别在产品外观、化学成分,淬硬层深度,金相等指标进行了分析,结果如下。


汽车用万向节十字轴失效分析报告

图1 样品实物照片及崩裂位置

(1)样品前处理

金属检测前样品处理

一、硬度测试

金属硬度检测

        结果分析:失效件表面硬度比正常件硬度高。

二、化学成分

金属材料化学分析

        结果分析:失效件化学成分分析符合标准要求。

三、金相分析

图21#失效件裂纹附近未磨削处表面显微组织500×

图2 失效件裂纹附近未磨削处表面显微组织500×

失效件裂纹附近磨削处表面显微组织  500×

图3 失效件裂纹附近磨削处表面显微组织  500×

失效件尖角处表面显微组织  500×

图4 失效件尖角处表面显微组织  500×

8.jpg

图5 失效件裂纹附近心部显微组织  500×

正常件拐角处表面显微组织  500×

图6 正常件拐角处表面显微组织  500×

正常件尖角处表面显微组织500×

图7 正常件尖角处表面显微组织500×

正常件磨削面表面显微组织  500×

图8 正常件磨削面表面显微组织  500×

分析结果:1# 失效件显微组织如图2至图5所示。经过对比分析,分析结果如下:表面组织马氏体5级+残余奥氏体2级,尖角部位无残余奥氏体,心部铁素体2级;2# 正常件显微组织如图6至图8所示。经过对比分析,分析结果如下:表面组织马氏体4级+残余奥氏体2级,尖角部位无残余奥氏体。

失效件表面马氏体较粗大,尖角部位残余奥氏体已完全转变。

四、淬硬层深度

金属材料淬硬层深度


失效件表层硬度梯度曲线(距表面1.5mm内)

图9 失效件表层硬度梯度曲线(距表面1.5mm内)

失效件与正常件边角硬度梯度曲线(尖角约45°方向距表面0.5mm内)

图10 失效件与正常件边角硬度梯度曲线(尖角约45°方向距表面0.5mm内)

五、分析结论

1、通过宏观观察缺陷十字轴,剥落位置全部位于尖角处,呈环状剥落;

2、通过金相和硬度梯度检查,发现尖角处和未磨削面存在较大差异,尖角处已无残余奥氏体,并且此处显微硬度明显过高;

3、十字轴开裂原因可能为尖角处应力过大。正常渗碳淬火产品,表面存在一定的残余奥氏体,而尖角处往往残余奥氏体更多,在抛光过程中,不稳定的残余奥氏体发生马氏体转变,导致硬度升高,脆性增大,易产生环装剥落。

4、建议客户控制渗碳淬火碳势,避免表层产生较多残余奥氏体,并控制抛丸力度。

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