发动机曲柄断裂失效-热处理案例分析-钢铁知识-常州精密钢管博客网

近期接到我公司一新品型号发动机台架试验曲柄断裂失效件，对此断裂曲柄进行了相关检验与分析，具体情况如下。

1. 零件描述

断裂曲柄如图1所示，断裂曲柄总成为两个曲柄连接而成，带有连杆，曲柄杆部都带有轴承，断裂部位在其中一轴承外侧根部，断裂处有一约φ3.5mm钻孔。宏观观察，断口有摩擦痕迹，已无法清晰观察断口形貌，图2为图1a断裂端的局部形态。

（a）失效曲柄总成

（b）断裂部分

图1 断裂件位置

2. 检验结果

根据曲柄断裂情况，在图2中所示的断口部位切取试样1，断裂另一部分切取试样2进行断口分析、材料成分、金相及硬度检验。

图2 失效曲柄总成断裂端宏观形貌

（1）试样1断口分析

在断头处有一钻孔，直径约3.5mm，车痕较粗慥，如图3a、3b所示。在显微镜下观察断口，钻孔底部和曲柄的内孔之间有一厚度约为1mm的台阶，如图3c所示。

（a）

（b）

（c）

图3 试样1断口

（2）材料化学成分

曲柄材料要求为45钢，经光谱分析其化学成分如表1所示，符合标准要求。

表1 曲柄化学成分（质量分数）（%）

（3）试样金相分析

将试样2抛光后经2%硝酸酒精腐蚀后观察，如图4a所示。试样周边有一宽度为0.13mm的淬火层，如图4b所示。内孔附近组织为回火索氏体+断续网状铁素体，晶粒度为7级，硬度为22.4HRC，如图4c所示。

（a）

（b）

（c）

图4 试样2金相

将试样1研磨抛光后观察，试样周边没有感应淬火层，如图5a所示。试样1与试样2内部组织均为组织为回火索氏体+断续网状铁素体，晶粒度为7级，如图5b所示。

（a）

（b）

图5 试样外观及内部金相组织

3. 断裂状态分析

通过分析，断口虽然有破坏，但仍然可以大致判断裂纹走向。钻孔底部应为裂纹源发生部位，裂纹由此产生，并向内孔拓展贯通后再向周边发展。先期形成裂纹断面为大致平行轴向，后受工件回转扭力影响裂纹转向垂直轴向方向发展，在裂纹起始位置形成台阶。后裂纹持续发展到达轴外表面后进展速度不断加快，直至在钻孔位置对面发生瞬时断裂。依据瞬时断裂面积较小这一特征，综合判断此裂纹为低载高周疲劳断裂。断裂后工件两断面还维持了一定时间的相对运动，造成断裂面磨蹭痕迹。

4. 结论及对策

该曲柄材料为45钢，生产工序为：下料→锻造→调质→机加工→感应淬火→磨削→装配。根据工艺路线分析造成曲柄断裂的主要原因有以下几个方面：

（1）机加工钻孔底部刀痕粗糙，造成应力集中，是产生裂纹的主要原因。

（2）工件内部组织存在断续网状铁素体，造成工件强度下降，使裂纹能够得以拓展。

（3）断口处于工件感应淬火带边缘部位，表面未得到有效强化。

针对以上原因提出改进意见：

①φ3.5mm孔为油泵轮定位销孔，考虑小孔径钻孔粗糙度难以控制，建议将此销孔取消，油泵轮改为过盈压装定位，同时还避免了钻孔对轴截面有效承载面积造成的损失，可提高轴整体强度。

②控制调质工序淬火条件，提高工件淬火冷却速度，避免延晶界网状铁素体析出问题出现。

③加宽工件感应淬火位置带，延伸至轴承压装位置，有效提高工件疲劳强度。

作者：刘雪冰、白强伟、张国卿

单位：洛阳北方易初摩托车有限公司发动机制造部

来源：《金属加工（热加工）》杂志


	❤ 请关注微信公众号: steeltuber. 转载请保留链接: https://main.josen.net/Steel-Knowledge/DuanLieShiXiao.html

(本平台"常州精密钢管博客网"的部分图文来自网络转载，转载目的在于传递更多技术信息。我们尊重原创，版权归原作者所有，若未能找到作者和出处望请谅解，敬请联系主编微信号：steel_tube，进行删除或付稿费，多谢!)

发动机曲柄断裂失效-热处理案例分析

2019年11月11日董Φ钢管厂¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶ 钢铁知识百度未收录 № 117617

推荐您阅读本站优质历史文章：

钢铁性能机械性能工艺生产技术热处理钢铁裂纹断裂开裂金相组织显微组织晶体结构

常州精密钢管博客网主办单位:
常州仁成金属制品有限公司是专业的精密钢管生产厂家，汽车钢管，电机壳钢管生产单位。

常州精密钢管博客网
(常州仁成金属钢管制品生产厂家博客网站)
main.josen.net©2006-2021
苏ICP备08003692号

※【关于本站】※【提问】※网站地图※【搜索】※【知识星球】※电脑端※

发动机曲柄断裂失效-热处理案例分析

2019年11月11日 董Φ钢管厂¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶ 钢铁知识 百度未收录 № 117617

推荐您阅读本站优质历史文章：

钢铁性能 机械性能 工艺 生产技术 热处理 钢铁 裂纹 断裂 开裂 金相组织 显微组织 晶体结构

常州精密钢管博客网主办单位: 常州仁成金属制品有限公司 是 专业的 精密钢管 生产厂家，汽车钢管，电机壳钢管 生产单位。

常州精密钢管博客网(常州仁成金属钢管制品生产厂家博客网站)main.josen.net©2006-2021苏ICP备08003692号 ※【关于本站】※【提问】※网站地图※【搜索】※【知识星球】※电脑端※

2019年11月11日董Φ钢管厂¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶ 钢铁知识百度未收录 № 117617

钢铁性能机械性能工艺生产技术热处理钢铁裂纹断裂开裂金相组织显微组织晶体结构

常州精密钢管博客网主办单位:
常州仁成金属制品有限公司是专业的精密钢管生产厂家，汽车钢管，电机壳钢管生产单位。

常州精密钢管博客网
(常州仁成金属钢管制品生产厂家博客网站)
main.josen.net©2006-2021
苏ICP备08003692号

※【关于本站】※【提问】※网站地图※【搜索】※【知识星球】※电脑端※