45号钢电机轴断裂失效分析

《45号钢电机轴断裂失效分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、45号钢电机轴断裂失效分析12孙野，朱荣杰(1佳木斯防爆电机研究所，黑龙江佳木斯154005;2江苏王牌直流电机制造有限公司，江苏宝应225800)摘要利用光学金相显微镜、化学分析、扫描电镜及能谱分析，对45号钢电机轴在使用过程中发生的断裂进行检测和分析，结果表明钢中有非金属夹杂物，表观质量差、金相组织不够优良，没有经过调质处理是轴断裂的主要原因。关键词轴;失效分析;断裂中图分类号:TM304文献标识码:A文章编号:1008-7281(2012)04-0050-04BreakageFailureAnalysison45SteelMotorShaftSunYean

2、dZhuRongjieAbstractByopticalmetallographicmicroscope，chemicalanalysis，scanningelectronmicroscopeandenergyspectrumanalysis，thebreakagefailuresoccurringinserviceof45steelmotorshaftweredetectedandanalyzed．Theresultsshowthatthebreakagefailuresofshafthaveseveralreasonssuchasnon-metallicin

3、clusionsinsteel，poorapparentquality，defective-nessmetallurgicalstructureandun-quenchingand-tempering．KeywordsShaft;failureanalysis;breakage结构钢锻件技术条件》的规定。0引言表1化学成分分析结果TAW2150-20/2600电机其轴材质为45号元素检测含量(%)标准含量(%)钢，在使用过程中，在φ325mm处断裂，对失效主C0．4800．42-0．50轴进行分析。45号钢为优质碳素结构钢，是轴类Si0．3000．17-0．37

4、零件常用材料，它经过调质(正火)后，可得到较Mn0．6700．50-0．80好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等P0．030≤0．035S0．031≤0．035综合机械性能。失效主要是指某零件由于某种原Cr0．150≤0．250因导致某尺寸、形状或材料的组织与性能的变化Ni0．110≤0．250而不能完满地完成指定的功能。磨损、腐蚀和断Cu0．200≤0．250裂是机件的三种主要失效形式，其中以断裂的危1．2宏观分析害最大。断裂失效一般分为几种:按断裂机理分为滑根据断口的宏观特征，每一个断面都分为一移分离、韧窝断裂、蠕变断裂、解理与准解理断裂、个平滑区和一

5、个粗糙的瞬断区，且断面整体呈现沿晶和疲劳断裂。按断裂路径分为穿晶、沿晶和螺旋状，每个区域均可见明显的台阶状形貌，光滑混晶断裂。按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂区微观上每个断面的平滑区域可观察到波浪型的和疲劳断裂。辉纹，局部出现二次裂纹，故可推断电机轴的断裂形式为疲劳断裂。比较光滑的疲劳区产生的原因1失效分析是由于在疲劳裂纹发生和发展的区域，在循环载1．1化学分析荷的作用下，多次发生撞击和研磨现象，使疲劳区表1所示为样品化学分析结果，可见锻件的形成光滑的外观，并且应力循环的次数越多，疲劳化学成分符合标准JB/T6397—2006《大型碳素区越光滑。在最后破断区由于

6、是突然性破坏，呈50现的是静断裂或一次冲击断裂的外观。其次，从回火索氏体，且该组织也非优良的正火组织，因为每个断面的光滑区和粗糙区的面积比例观察，粗优良的正火组织应该为块状铁素体和细小珠光体糙区约占每个断面总面积的20%左右，疲劳条带片如图3、图4所示。轴样品的高倍金相组织形较多，间距较小，表面较光滑，说明轴所受的名义貌，图中箭头标注部分为夹杂物形貌，可以看出夹应力较低。杂物主要呈现方形和圆形两种见图4。近断面区电动机转子轴的宏观断口形貌见图1。从整域的金相组织形貌，其金相组织与内部相似，也主个断口断裂情形上看，属于一个多源断裂的形式，要为珠光体和网状铁素体，晶

7、粒不均匀，珠光体晶且整个断面呈现螺旋状特征，典型断面至少有四粒粗大见图5。个，即图中A、B、C、D四个区域，其中最大的断面为C断面，在C断面的临近处，即在轴心区域(箭头所指部位)，肉眼可见一条具有金属光泽的粗糙区域，应该为C、D区域的最终断裂重合区。在从三个区域的图片可以初步判断电机转子轴的断裂形式为疲劳断裂，每个区域的大面积光滑区域为疲劳区，偏转区域较粗糙，为疲劳断裂的图3纵向1/4半径处样品浸蚀后形貌(100x)最后破断区。从图2可明显可见裂纹起源于外表面，并向内部扩展。另根据电机轴外表面状态进行观察，可看到，外表面局部有刀痕等表面缺陷。图4纵向1/4半径处

8、样品浸蚀后形貌1(500