挖掘机履带主销轴断裂原因分析

　　中图分类号：TG157文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）009-015-03

　　某公司提供以下情况：履带主销轴（以下简称：轴）在挖掘机上与履带配合使用，轴工作时受弯曲应力，在碎石路面上工作185h发生断裂。轴外形尺寸为36mm€？12mm。轴为韩国牌号S43BC，具体的成分、热加工工艺等均保密。委托者称成分接近GB/T699-1999《碳素结构钢》中的45号钢。略知轴加工工序：轧制→调质处理→冷加工→高频炉淬火→回火。技术要求：轴表面硬度55～60HRC，芯部硬度285～330HB，淬火层深度3.0～5.0mm（≥45HRC）。与轴配合使用的履带要求表面硬度38～49HRC，询问委托者硬度为什么相差这么多，回答不知道，是仿造的。

　　1试验结果与分析

　　1.1宏观检验

　　轴断裂样品形貌见图1，图2。宏观断口观察，如图3所示，断口有一定斜度，无宏观疲劳纹，有明显的撕裂岭与河流花样，呈脆性断口特征。裂纹源在箭头a处，受力后裂纹快速扩展，大约到断口半径处后又以箭头b处为裂纹源再次扩展直至轴断裂。

　　1.2化学成分分析

　　在断裂的轴上取样进行化学成分分析，其中C、S含量采用HCS-140型高频红外碳硫分析仪检测，其余元素依据GB/T223系列标准检测。检测结果见表1，结果表明其C含量高于技术要求。

　　1.3硬度及淬火层深度测定

　　依据GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第一部分：试验方法》标准，采用LR-300TDL型洛氏硬度计对轴表面硬度进行检测，检测结果见表2。技术要求：深度3.0～5.0mm范围内硬度≥45HRC，实际检测深度为3.3mm，硬度值检测结果符合技术条件要求。

　　1.4微观断口观察

　　使用日本日立株式会社，型号S-4800场发射扫描电子显微镜对断口进行扫描观察，图4（a）为裂纹源a位置，纵裂纹从轴表面向心部扩展，无疲劳辉纹。裂纹处放大1000€祝亓盐品植加薪隙嗟那蜃次铮械幕瓜馇对诎伎又校得魇荄类非金属夹杂物，见图4（b）。对裂纹扩展区进行观察，可以看见清晰的河流状花样，呈现解理断口特征，属于脆性开裂断口，见图4（c）。

　　1.5金相检测分析

　　在AxioObserver.Alm型金相显微镜上分别对断裂轴进行非金属夹杂物含量的测定和显微组织观察。

　　观察断口横截面金相组织，在裂纹源a附近观测到两条尚未交叉的纵向裂纹，见图5。裂纹位置处于淬火区域，裂纹a与裂纹b成一定角度。两条裂纹刚直形如闪电，并沿晶界扩展，裂纹两侧无氧化脱碳现象，属于淬火裂纹。