1、测试背景

 

     客户生产过程中，部分中轴五档齿轮卡圈在装配时发生断裂。客户送检2pcs样品，1#样品为断裂卡圈，2#样品为同批次未使用卡圈，样品如下图1所示。

 

     卡圈材质为65Mn（成分如下表所示），板材冲压法制备。

 

     热处理工艺：加热至830~850℃淬油，回火温度410~430℃，表面经发黑处理，处理过程不接触酸。根据客户要求，对断裂卡圈进行失效分析测试，以期找出其断裂原因。

 

 

 

 

2、实验方案

 

3、 测试结果

 

3.1宏观形貌观察

 

     断裂卡圈断面的绝大部分区域（B、C位置）呈亮灰色，且可观察到许多小亮面，周边(A位置)呈深灰色；从侧面照片可以看出，断面平整，无明显塑性变形，说明其整体为脆性断裂。

 

 

3.2微观形貌观察及成分分析

 

     1.卡圈断面边缘小区域A位置可观察到少量韧窝，为韧性断裂；其他大面B和C位置呈冰糖状，晶面光滑，且可观察到一些二次裂纹，为沿晶脆性断裂，但也存在少量穿晶断裂。

 

     2.断面A位置和B位置表面化学成分未见明显异常。

 

 

 

 

3.3切片观察

 

     1. NG和OK卡圈的基体中均无较大的夹杂物或气孔存在。

 

     2. NG卡圈断口及基体的金相组织与OK卡圈基体无明显差异，均为保持马氏体位向分布的回火屈氏体。

 

 

 

 

3.4硬度测试

 

     2个卡圈的硬度无明显差异，且均符合规格要求。

 

 

4、分析讨论

 

     1. NG卡圈断面平整，无明显塑性变形，整体呈脆性断裂。

 

     2. NG卡圈断面大部分区域呈冰糖状，晶面光滑，为沿晶脆断伴随少量穿晶断裂，且可观察到一些二次裂纹，边缘少部分区域可观察到明显韧窝，为韧性断裂；断面化学成分无明显异常。

 

     3. NG&OK卡圈基体均无较大的夹杂物或气孔存在，金相组织也无明显差异，均为保持马氏体位向分布的回火屈氏体。

 

     4. 断裂卡圈的硬度符合规格要求，但接近管控上限。

 

5、 结论

 

     NG卡圈整体为脆性断裂，发黑处理过程未接触酸，且断口无氢脆特征，排除氢脆可能。断面沿晶断裂位置晶面光滑，无第二相薄片或碳化物存在，金相组织及硬度均无明显异常，排除过烧可能。

 

     65Mn卡圈中合金元素Mn含量较高，可促使杂质在晶界处偏聚，降低材质韧性；且钢中P含量超过0.020%，也会促使材质脆性增加。同时，卡圈硬度偏高（接近管控上限），回火温度为410~430℃，较接近第一类回火脆性温度（250~400℃）。

 

     综上推测其为回火脆性导致的脆性断裂。

 

6、改善建议

 

1.降低原材料杂质含量

 

2.改善热处理工艺（如适当提高回火温度）等。

 

 

 

来源：Internet

关键词： 汽车 齿轮