球墨铸铁曲轴开裂分析

球墨铸铁曲轴开裂分析

该曲轴为柴油机发动机曲轴，曲轴材料为QT600-3球墨铸铁。在检修时由于连杆螺钉没有完全扭紧，使曲轴工作时受到较大的冲击力，使用一年半后，再检修时发现产生疲劳裂纹。

球墨铸铁曲轴和45钢锻造曲轴相比，它们的强度相似，并已经证明球墨铸铁曲轴具有良好的使用性能，从而达到以铁代钢，节约成本的目的。但球墨铸铁的冲击韧度比经正火、回火处理的钢低，如果安装使用不当时，使曲轴受到较大的冲击应力，则容易引起球墨铸铁曲轴的疲劳断裂。

对该曲轴金相分析表明，石墨形态、基体组织正常。本体上取样进行力学性能检测，结果表明符合QT600-3要求。由裂纹部位、裂纹走向形态推断，该曲轴为疲劳开裂。

图1

说明：图中所示沿裂纹处曲轴剖面，经磁粉探伤后清晰可见在两处转角各有一条裂纹，见箭头所示处。扇板内部有似“苍蝇脚”状的磁粉堆积，进一步分析属局部球化不良和缩松，但不是疲劳裂纹的起源点。

图2

说明：在转角处裂纹部位取样，抛光状态金相形貌，石墨大部分呈团状和球状，余为团絮状及少量蠕虫状石墨，球化率80%~90%，球化级别可评为3级。石墨球化程度达到QT600-3的技术要求。图中可见到疲劳裂纹穿过基体及石墨的形态。

图3

说明：与图2试样同一视场经4%硝酸酒精溶液浸蚀后图像，可见裂纹穿过晶粒及球墨的特征。一般情况下，疲劳裂纹均为穿晶扩展。显微组织正常，为珠光体及牛眼状铁素体，达到技术要求，另外在曲轴本体上取样作力学性能试验也均合格，为：R_p0.2（σ_s）：450 MPa；R_m（σ_b）：635 MPa；A（δ）：3.5%。