變速箱第二軸在總裝時發(fā)生批量斷裂，斷裂部位均在軸端螺紋掃尾根部。無極變速箱維修采用化學(xué)成分分析、金相檢驗以及斷口宏、微觀分析等方法，對該軸的斷裂原因進(jìn)行分析。結(jié)果表明，該零件在熱處理過程中，因超音頻回火工藝控制不當(dāng)，以及機加工缺陷引起的應(yīng)力集中是導(dǎo)致斷裂的主要原因。提出了改進(jìn)措施。

變速箱第二軸經(jīng)熱處理后，在總裝時發(fā)生批量斷裂，斷裂部位均發(fā)生在軸端螺紋掃尾根部處。該軸材料為20CrMo，生產(chǎn)工藝:下料→鑄造→正火→機加工→滲碳淬火→回火(180～200℃)→拋丸→校直→局部(螺紋部)超音頻回火(560～580℃)。

工件的技術(shù)要求:有效滲碳層深度為0.7～1.1mm，表面硬度58～64HRC，心部硬度26～42HRC;對螺紋部位采用超音頻回火工藝以降低硬度。
理化檢驗

1化學(xué)成分分析

在斷裂件上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，檢測結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))見表1?？梢娖涑煞址螱B/T3077-1999的要求。

2宏觀斷口分析

斷裂位置位于螺紋掃尾根部與花鍵軸的連接處。經(jīng)觀察，該部位表面肉眼可見明顯的機械加工刀痕，斷口邊沿呈鋸齒狀

根據(jù)成分分析可知，該零件所用材料化學(xué)成分符合GB/T3077-1999中20CrMo鋼的要求，可排除因材料錯用而導(dǎo)致斷裂的因素。

該批零件經(jīng)滲碳淬火后，在螺紋部進(jìn)行超音頻回火，以降低其硬度。但金相組織及顯微硬度測定結(jié)果均表明，此回火過程，實際上是在螺紋部位又進(jìn)行了一次淬火，這必然加大了該處的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力。

從斷裂的部位看，斷裂均發(fā)生在螺紋掃尾的根部與花鍵軸的連接處。由于該處沒有加工退刀槽，是機加工的應(yīng)力集中處;同時該部位也是超音頻回火結(jié)束部位，是熱應(yīng)力與組織應(yīng)力集中區(qū)，從裂紋的形態(tài)上看系冷應(yīng)力裂紋。

結(jié)論

(1)該軸的斷裂是由于超音頻回火溫度失控，使回火過程實際上變成了淬火過程，使螺紋部位處于高應(yīng)力狀態(tài)。

(2)超音頻回火后產(chǎn)生的裂紋屬冷應(yīng)力裂紋或延遲裂紋，是由于機加應(yīng)力與淬火組織應(yīng)力集中所造成。

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