摩托车后轮轴断裂分析

摩托车后轮轴断裂分析

摩托车加长输出后轮轴的材质为20CrMo，经碳氮共渗、淬火、回火、校直处理。该轴装车后行驶20000km左右发生断裂。断裂发生在配齿轮的花键一段的退刀槽处。断面与轴线的法向有一角度，成斜面(见图1)。断口基本平整，较光亮，高点处已被擦伤，但降约可看到该区域相对粗糙，表现出其为瞬断区。断口上明显可看到海滩花样，其起始区在键的端面(图2中箭头所指)，在退刀槽转角处。

在断口附近横向截取金相试样。低倍下可看到沿花键廓线分布的渗层组织，但在裂纹起始区同一，键呈异常白亮色，如图3所示。该区较难显示，隐约可见针状马氏体，表现出二次淬火组织。

硬度测定结果：正常渗层近表面为710HVl，白亮区近表面为854HVl。

由断口花样及断面与轴线不垂直推断，轮轴为扭转疲劳断裂。开裂起源于退刀槽底应力集中区，该区又经不正常的二次淬火，韧度极差，极易萌生裂纹，在行驶中扩展致断裂。

据调查，不正常二次淬火点系校直中点加热及热处理不当引发。

图1        2.2×                              图2       2.2×

图1：说明：断裂轴形貌。断面与轴线法向成一角度，起始部位与退刀槽有关。

图2：说明：断口形貌。海滩花样明显。由于在扭转条件下，推进线旋转发展。瞬断区已被擦伤。

图3          16×

说明：经4%硝酸酒精溶液浸蚀后近断口截面金相组织形貌。沿键廓线走向的为渗层组织。白亮区域为二次淬火区，正处于开裂起始区同一键上。二次淬火区基体为白色淬火马氏体，脆性大，易断裂。