图
2 车轴断口宏观形貌1
概述 车轴是矿用车的重要部件，承载着货物及车体的全部重
量，对于车轴这种在运行中承受高频交变载荷的重要部件，在
货物运行中一旦断裂，后果十分严重 [1]
。
使 用 准70mm 规 格40Cr圆钢生产的矿用车轴，在运行
120h 后即发生断裂，断裂部位为轮座与轴头连接处，矿用车车
轴基本结构及断裂位置如图 1所示 。矿用车车轴的主要技术
要求：调质硬度 217～255HB 。该车轴经下述加工工艺制作而
成： 下 料 →矫 直 →粗 车 →平 头 打 孔 →攻 丝 →调 质 处 理 →喷
丸 →精车 →装配 。其中，轴身直径 70mm，轴头直径 65mm。为
了查明其断裂原因，从失效断轴入手，结合车轴加工过程等因
素，查明失效的机理，并对失效原因作出分析判断 。2
检验结果与分析 2. 1
硬度检测 布氏硬度计检测车轴平均硬度为
180HB，属于40Cr钢热
轧状态硬度范围 。 2. 2
宏观分析 断轴的宏观断口形貌（见图
2），宏观观察矿用车轴断口发
现，整个断口平齐，基本在垂直于轴线的同一平面内，断口分
为两个区域：疲劳区（ B）和终断区（ C） ,终断区呈纤维状，直径
约 40mm ，疲劳区断口平滑 。（ A）区为车轴加工区域，从图 2可
以发现，车轴在加工过程中存在偏心现象，轴头到轴身最宽处
4.5mm ， 最 窄 处 不 足
2.0mm 。从断口形态和终断
位置可以确定断裂为多向
弯曲疲劳断裂 。宏观观察结
果表明，疲劳裂纹从断口周
边即轴的边缘开始向中心
扩展 。
40C
r
钢矿用车轴早期断裂失效分析 Analysis on Early-Stage Fracture Failure of Mining Axle Made of 40Cr Steel 赵喜庆，祖义忠，杨光伟，宋正会（凌源钢铁股份有限公司技术中心，辽宁 朝阳
122504）
ZHAO Xi-qing ，ZU Yi-zhong ，YANG Guang-wei ，SONG Zheng-hui (Technology Center of Lingyuan Iron & Steel Co.Ltd., Chaoyang 122504,China)
【
摘 要 】 通过
40Cr钢矿用车轴在使用不足 120h后即发生断裂案例解析，经宏观和微观分析表明：该轴属于疲劳断裂 。车轴没有经
过调质处理是造成轴断裂的内因；加工精度差是造成轴断裂的外因 。【
Abstract 】 The mining axle made of 40Cr steel fractured after being used for less than 120 hours. Macro and micro analysis shows
that the axle fractured because of fatigue. The axle has not experienced quenching and tempering treatment, which is the internal cause.
The poor machining accuracy is the external cause. 【
关键词 】 车轴；调质处理；加工精度；疲劳裂纹；失效分析
【
Keywords 】 axle; quenching and tempering treatment; machining accuracy; fatigue cracks; failure analysis
【
中图分类号 】TH133.2 【文献标志码 】A 【文章编号 】1007-9467 （2016 ）11-0093-02
【 DOI 】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.143
【 作者简介 】赵喜庆 （
1972 ～），男，内蒙古察右前旗人，工程师，从事
优特钢新产品开发研究 。 图
1 车轴基本结构和断裂位置示意图 准
70mm
准65mm Manufacture Engineering Design
制造工程设计
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Construction&Design For Project工程建设与设计2. 3微观分析使用显微镜观测其显微组织为珠光体图3加工裂纹微观形貌图4疲劳裂纹微观形貌图5终断区的微观形貌3讨论车轴的显微组织为珠光体
40Cr钢矿用车轴早期断裂失效分析（论文）.pdf
