实例分析，轴断裂的原因分析及可行性措施（附图）

翼无忧

如图1，图2，为一根做磨损试验的轴。其材料为GCr15，硬度为50~55HRC。


该轴总长208mm，螺纹右边的细长处为工作面，工作面为φ20*128mm。断裂处伴随重载（15吨），且整个轴有扭矩影响。尚未做完试验就发生了断裂。其断口如图3，图4所示：


尝试了3根轴，都是在受载处断裂。（个人感觉是疲劳断口）

以前采用GCr15硬度为55~58HRC，后觉得硬度太高，导致韧性太低了，所以这次尝试了GCr15硬度为50~55HRC，但结果还是一样。
也尝试过40Cr，硬度为42~47HRC，主要怕硬度太软，会发生弯曲（碰到过）。

请教高手有没有什么好的方法？

李双喜

裂纹源在表面啊，扩展纹看不到，脆断。如果用GCr15，请说一下你的处理工艺，如果可能的话，不妨降低一下淬火温度。不知当时你用GCr15的初衷是为啥，要是单纯为了耐磨，你使用40Cr时表面最好处理下，如氮化。

翼无忧

回复 2# 李双喜

GCr15就是正常的淬火工艺，淬火温度再降低我觉得不大合理……之所以用GCr15是因为我们单位这个材料比较多……

现在有一个40Cr表面渗氮处理，不过该方法正在尝试中，结果如何，到时候和大家分享哈~~~
其实我觉得还可以从材料上改善，不知道有什么性能比较适合的材料吗？

顺便问一下，该断口是疲劳断口吗？

wahg

1、此处不是疲劳断口。扩展纹看不到，是脆断。
2、从你的介绍分析：此件也不是单纯为了耐磨，在此轴上受力达15T。
请进一步介绍受力和耐磨试验的详细情况。

cnszgong

改用42CrMo调质 然后做一下氮化似乎 更合适些

周建国

回复 1# 翼无忧


    工作面和凸缘的接合处的R角是否太小，感觉就是直角的，是否是淬火应力引起的裂纹缘？

搬运工

回复 1# 翼无忧
你的φ20 轴用40Cr调质加表面淬火即可，

翼无忧

回复 6# 周建国

R角没问题的，不是直角，而且断裂处不是在倒角的位置，第一张图上可以看到，断裂在中间位置。

翼无忧

回复 7# 搬运工


    恩，可以尝试下~~~
现在在尝试调质+渗氮，结果还不知道

李双喜

不是为了耐磨，那用GCr15干啥，不能有啥材料就用啥材料啊，这样的老板，瞎搞。要想省点钱，那就用40Cr，如果想再提高主轴的寿命用42CrMo、40CrNiMo都是不错的选择。

李双喜

回复 3# 翼无忧


    为啥GCr15降低淬火温度就不合理了，降低点温度，让奥氏体含碳量低点，硬度低点，韧性高点，不可以吗。 ，还请说出你的理由。

翼无忧

回复 11# 李双喜

我觉得淬火温度低了，GCr15的碳化物颗粒太多，反而使材料变脆。毕竟GCr15有1%左右C含量。

vinsonchj

持续关注中

zqrlp

做磨损试验的轴，为什么整个轴又受到扭矩影响，请说明轴的受力状态。

yangaotu

顶下，学习当中

ccfx99

该件断口为脆性断口，
断口不是起源于表面，与过渡圆角没有关系；
该件断裂的主要原因是选材不合理，韧性不足，如上所述，该件应该选择表面硬度耐磨高而心部韧性好的轴，因此选择中碳钢心部调质，加表面处理；或低碳合金钢，表面渗碳、氮耐磨处理均可。

翼无忧

渗碳的试验还没做，不过降低了载荷，仍用原来的方法，情况略有好转，之前做了2跟，有一根合格了。初步定为工况条件太苛刻，呵呵。

后面应该还会做渗碳的试验，有新成果会与大家共享。
在这里先谢谢大家的支持。

243576617

用40CrNiMo试试，这个钢的淬透性好，应该能满足你的要求！同时你也可以参照钢的互换性原则。