c70s6钢连杆疲劳试验过早开裂原因分析_丛建臣

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1、ＤＯＩ：１０．１１９７３／ｌｈｊｙ－ｗｌ２０１５０７０１４Ｃ７０Ｓ６钢连杆疲劳试验过早开裂原因分析丛建臣，孙军，于晓东，倪培相，邵诗波（天润曲轴股份有限公司研究所，威海２６４４１３）摘要：通过化学成分分析、力学性能测试、宏观及微观检验对Ｃ７０Ｓ６钢在疲劳试验中发生早期开裂的原因进行了分析。结果表明：裂纹源位于螺栓孔下端螺纹Ｖ型槽底部。切削丝锥加工的螺纹存在细小的刀痕，化学成分中硫、铬、钒含量超标，材料局部出现疏松，这些因素共同作用使得连杆在疲劳试验中过早开裂。因此，建议改善螺纹加工工艺和锻件锻造

2、工艺。关键词：Ｃ７０Ｓ６钢；连杆；开裂；疲劳试验；加工缺陷；疏松中图分类号：ＴＧ１１３．２５＋＋５；Ｕ４６４．１３３．２文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－４０１２（２０１５）０７－０５０１－０３ＲｅａｓｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＰｒｅｍａｔｕｒｅＣｒａｃｋｉｎｇｏｆＣｏｎｎｅｃｔｉｎｇＲｏｄｏｆＳｔｅｅｌＣ７０Ｓ６ｉｎＦａｔｉｇｕｅＴｅｓｔＣＯＮＧＪｉａｎ－ｃｈｅｎ，ＳＵＮＪｕｎ，ＹＵＸｉａｏ－ｄｏｎｇ，ＮＩＰｅｉ－ｘｉａｎｇ，ＳＨＡＯＳｈｉ－ｂｏ（ＴｉａｎｒｕｎＣｒａｎｋｓｈａｆｔＣｏ．，Ｌｔｄ

3、．Ｒ＆Ｄ，Ｗｅｉｈａｉ２６４４１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔｉｎｇ，ｍａｃｒｏａｎｄｍｉｃｒｏｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｅｍａｔｕｒｅｃｒａｃｋｉｎｇｒｅａｓｏｎｏｆｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄｏｆｓｔｅｅｌＣ７０Ｓ６ｉｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｅｄａｔｔｈｅｂｏｔｔ

4、ｏｍｏｆＶ－ｓｈａｐｅｓｃｒｅｗｔｈｒｅａｄａｒｏｕｎｄｔｈｅｌｏｗｅｒｅｎｄｏｆｂｏｌｔｈｏｌｅ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｔｉｎｙｍａｃｈｉｎｉｎｇｍａｒｋｓａｒｏｕｎｄｔｈｒｅａｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｂｙｓｃｒｅｗｃｕｔｔｉｎｇｔａｐ；ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＳ，ＣｒａｎｄＶｗａｓｕｎｑｕａｌｉｆｉｅｄ；ｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙａｐｐｅａｒｅｄｉｎｓｏｍｅｐａｒｔｓｏｆｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄ，ｔｈｅｐｒｅｍａｔｕｒｅｃｒａｃｋｉｎｇｗａｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｅｆａｃｔｏｒｓｔｏｇｅｔｈｅ

5、ｒｉｎｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｃｒｅｗｔｈｒｅａｄａｎｄｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｈｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌＣ７０Ｓ６；ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄ；ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｄｅｆｅｃｔ；ｐｏｒｏｓｉｔｙＣ７０Ｓ６非调质钢是目前广泛应用于制造发动机孔周围，属于多源断裂。随后开裂向四周扩展至连胀断连杆的

6、材料。胀断时，材料的塑性变形量很小，杆表面，最终在连杆大头孔内侧发生瞬时断裂，如［１］断面呈脆性断裂状态，断面间的啮合性较好。某图２所示。公司使用Ｃ７０Ｓ６钢采用胀断技术生产多种类型的连杆。其中，某一连杆在试制阶段，在１．５倍安全系数下进行的疲劳试验中出现了过早开裂。开裂位置在大头一侧螺栓孔的下端，如图１所示。为查明该连杆早期疲劳开裂的原因，笔者对其进行了理化检验与分析。图１开裂连杆的宏观形貌１理化检验Ｆｉｇ．１Ｍａｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｃｒａｃｋｅｄｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄ１．

7、１宏观断口观察１．２化学成分分析对断口表面进行观察，发现裂纹源区位于螺栓在开裂连杆上取样，使用直读光谱仪进行化学成分分析，结果见表１。可见连杆材料的硫含量稍收稿日期：２０１４－０４－１０低，铬、钒含量偏高，其余各元素的含量都符合作者简介：丛建臣（１９６３－），男，工程技术应用研究员。ＩＶＥＣＯＳＴＤ１５－２８１５的要求。５０１丛建臣等：Ｃ７０Ｓ６钢连杆疲劳试验过早开裂原因分析图２断口的宏观形貌Ｆｉｇ．２Ｍａｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅ表１化学成分分析结果（质量分数）Ｔａｂ

8、．１Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ（ｍａｓｓ）％元素实测值标准值Ｃ０．７１０．６７～０．７３Ｓｉ０．２４０．１５～０．２５Ｍｎ０．５６０．５３～０．６０图３断口的显微组织１００×Ｐ０．０１１≤０．０４５Ｆｉｇ．３ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅＳ０．０５４０．０６～０．０７（ａ）Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ（ｂ）ＭａｔｒｉｘＣｒ０．１７０．１～０．１５１．５低倍检验Ｍｏ０．０２９≤０．０３在断口稍下的位置平行取样，按照ＧＢ／Ｔ２２６－Ｎｉ