某汽車輪轂單元斷裂分析

耿建峰 郭市浩

摘 要：對輪轂單元軸斷口進行了宏微觀觀察，對材料的顯微組織進行了分析，并進行了淬火回火熱影響區層深度、 顯微硬度、R角大小測量，確定了輪轂單元軸的斷裂性質，分析了斷裂原因。

關鍵詞：輪轂單元軸；正火；顯微硬度；斷裂

1 概述

某車型行駛過程中，左后輪轂單元發生斷裂。該輪轂單元軸所用材料為S55C鋼，經鍛造、正火、車加工、高頻感應淬火、回火和磨加工制備而成。鍛造加熱溫度為1140～1220℃；正火過程為先在870℃預熱，加熱到890℃一定時間后，風冷至580℃，保溫一定時間后冷卻至室溫，正火后的硬度要求為HB180～240，表面層進行淬火和低溫回火，淬火層的深度要求為1.5～3.0mm，淬火后的回火溫度為160℃。

本報告對輪轂單元及輪轂單元外法蘭外觀進行了檢查，對輪轂單元軸斷口進行了宏微觀觀察，對材料的顯微組織進行了分析，并進行了淬火回火熱影響區層深度、 顯微硬度、R角大小測量，確定了輪轂單元軸的斷裂性質，分析了斷裂原因。

2 試驗過程與結果

2.1 宏觀觀察

輪轂單元斷裂試樣見圖1，輪轂單元軸沿R角部位發生斷裂，呈傾斜斷口，未見明顯宏觀塑性變形。

圖1 斷裂輪轂單元外觀

斷口分為形貌差異明顯的2個區域：周邊環形帶狀區為淺灰色，較平整，有明顯人字紋，人字紋收斂處為裂源，該位置可觀察到兩處小線源；中心區域呈深灰色，較粗糙且凹凸不平，呈快速失穩擴展形貌特征，中心區可見層片狀形貌，斷口粗糙程度沿裂紋擴展方向至中心區后部逐漸增大。

2.2 斷口微觀觀察

將一側斷裂軸從輪轂單元上切取，對斷口超聲清洗后在掃描電鏡下進行微觀觀察。軸從根部R角處開始起裂，裂紋源位于斷口周邊環形帶狀區的邊緣，沿環形帶狀區周向和中心區徑向擴展。圖2為源區微觀形貌，圖中可見明顯由裂紋源向外出發的放射棱線，源區被磨損，斷口靠近源區位置形貌以韌窩為主，可見少量沿晶特征。