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進料泵傳動軸斷裂分析

　　進料泵傳動軸的鍵槽處因應(yīng)力集中經(jīng)常會發(fā)生疲勞斷裂。但該案例中，疲勞裂紋不是起源于鍵槽上。因此，疲勞斷裂和鍵槽無關(guān)，但軸向裂紋卻和鍵槽有關(guān)。起源于鍵槽的裂紋有兩種可能，一種是裝配時或工作時的過載產(chǎn)生的;另一種是熱處理過程產(chǎn)生的。過載導(dǎo)致的裂紋斷口表面上應(yīng)該有韌窩形貌，但在其斷口上并沒有顯示。從宏觀上看，鍵槽側(cè)面并沒有過度擠壓的痕跡，因此，該裂紋不是過載所致。該裂紋符合熱處理引起的特征，淬火裂紋呈穿晶擴展，裂紋平直，且二次裂紋也平直，裂紋沿鍵槽底部呈弧形擴展。軸的斷口表面盡管受到工藝水和大氣的嚴(yán)重腐蝕，但清洗后仍能辨別表面形貌，而軸向裂紋表面都已經(jīng)嚴(yán)重氧化，清洗之后仍不能看出裂紋斷口形貌，說明氧化是由于淬火后高溫回火形成的。該裂紋是在熱處理加熱保溫之后的冷卻過程中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而瞬間產(chǎn)生的，所以裂紋兩側(cè)無氧化脫碳等現(xiàn)象，裂紋邊緣的顯微組織與其他基體組織沒有區(qū)別。軸在淬火冷卻的最初階段，由于熱應(yīng)力的作用，使軸表面產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力。淬火溫度偏高，冷卻速度偏快，當(dāng)熱應(yīng)力大于軸的抗拉強度，并在隨后的冷卻過程中，由于表層和內(nèi)層組織變化順序不同，又會在次表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力高峰，且淬硬層越淺，拉應(yīng)力峰值越高。淬火裂紋沿著應(yīng)力集中處形成，而鍵槽根部屬于危險截面，裂紋最容易在此處萌生，進而在使用過程中很快發(fā)展成為疲勞源。

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