40 C r钢加载油缸上耳环断裂原因

40 C r钢加载 油缸 上耳环断裂原因

通过断口观察、显微组织分析、化学成分分析、力学性能检测以及后续的验证实验对4 0 C r钢耳环杆部断裂失效原因进行了分析。结果表明，失效件没有进行调质处理，显微组织中存在着大量的网状铁素体，使得材料性能低于标G准B 3 0 7 7要求，在应力集中的螺纹根部易形成裂纹是耳环杆断裂的主要原因。另外，低倍检查发现失效件中存在白点。

生料立磨液压系统，其加载 液压缸 的上耳环杆部，在工作了约3个月左右后发生断裂，断裂位置在被联轴器包住的耳环杆部连接螺纹段直径3 0 0 m m。油缸上耳环杆部的材料为4 0 Cr 中碳结构钢，该断裂的上耳环杆部经过分析得到如下结果。

断口观察：为宏观断口形貌，从图中可以看出，断裂发生于螺纹根部，断口分A、B两部分

 A部分断口平滑，面积约占耳环杆横截面积的6/7。仔细观察在图中可发现多条相互大致平行的弧线，如白箭头所示，为典型的疲劳贝壳状弧线，因此可以断定图（b）为疲劳断口。

断裂耳环杆宏观形貌（a）断裂耳环杆；（b）宏观断口像

仔细观察发现：下面的贝壳线可分为三段，三段弧线的节点，如黑箭头所示，与每段弧线对应有一个疲劳，说明此断口为多源疲劳断口。B部分断口相对粗糙，为瞬时过载断裂部分，同时存在较多闪点，呈现出结晶状断口特征，说明耳环杆材料较脆。初步测量发现该部分约占整个横截面积的1/7，瞬断区面积相对较小，说明最后断裂时实际的工作负荷并不是很大，应为高周疲劳断裂。

B部分断口切下一段放入丙酮中经超声波清洗后，置入扫描电镜观察。这部分断口为典型的河流花样，河流的方向为裂纹扩展方向，表现出脆性解理断裂的特征。同时在耳环杆的螺纹根部还发现有几处出现开裂，如图3黑箭头所示。由于这些裂纹比断口处开裂的晚，没有完全断开。由于耳环杆材料比较脆，对缺口相对敏感容易产生应力集中，在外加循环工作应力的作用下，使得在齿根部位形成多个疲劳源。仔细观察还可发现存在着大量的加工刀痕（白箭头所示），这说明加工很粗糙，容易引入残余应力导致萌生疲劳裂纹。