联轴器出现断裂

sdust

各位老师：
大家好！最近遇到一件比较棘手的问题：某种工程机械产品（钻孔机）的连轴器在使用中花键部分出现断裂，有两种不同形式的断口（请参阅下图）。
由于客户急需我方进行答复，请各位专家朋友帮忙分析一下分别是什么原因造成这两种失效，怎样预防、补救？
材料：20CrMnTi
工艺：碳氮共渗

周建国

附件一所示应该为塑变断口，其原因为作用在联轴器上的弯曲应力超过其材质的屈服极限，使之产生塑性变形，最后折断。。。影响因素有联轴器的心部强度太低，或有效硬化层过浅所致，或断裂部位存在严重的应力集中，或使用时载荷过大。。个人观点。

天天小非

同意周专家的第一个观点,有效硬化层深度太浅所导致,
在断口上根本看不到硬化层的存在,说明硬化层很浅了

sdust

感谢楼上两位专家的精彩点评！我来继续跟踪：
图1连轴器失效后，齿底多处出现裂纹，有的贯穿整个截面，硬度合格；
图2断口与轴向近似平行，齐茬断口，硬度在HRC20左右，不合格。
不知这种情况是否与原材料缺陷有关？

天天小非

应该和原材料关系不大,主要是工艺问题.
1#失效出现的裂纹是正常的,该裂纹应该是在断裂过程中生成的延伸裂纹,不应该产品带的裂纹.

耿建亭

胡猜乱想
第一图,可能为裂纹萌生,扩展,脆断等几个阶阶段,应属韧性断裂.如寿命长,可定为正常失效,原因要查裂纹源点.可能因为裂纹源为材料缺陷/热处理缺陷所造成.
第二图,可能为应力集中所占的成份较大.另其强度不足,是以沿键内角应力最大处产生开裂继而断裂.
强度不足是其因之一.齐茬处应为联轴处两齿轮端面相接之处.

让大家见笑了.

sdust

感谢各位！继续跟踪检测结果：
图1失效连轴器组织为M+少量AR+微量碳化物，表层黑色组织在0.02mm左右；
图2失效连轴器明显未淬上火，导致硬度偏低，强度下降，请见附图。
但使我难以理解的是：同一个零件，为什么热处理后会有这么大的差异？

华海

主要元因是齿部和轴部连接处淬火不足.硬度差距太大.特别是轴部硬度太低.一硬一软.导致垃裂! 淬火时应保证轴部达到合格硬度即可:lol

motion_0576

1 第一幅图是典型的扭转多源疲劳断口，断裂学上叫做星形断口。
2 第二幅图是过载扭转断口，过载是相对于材料强度不够而言。
3 预防措施不同，第一幅图要确认断口附近应力集中情况、连接同心度等.......。第二幅图提高强度，也即提高渗层深度和心部硬度（注意配合）。

耿建亭

个人猜测:同心度不良,出现的断口好象不应该是齐茬的.
个人观点,不足为凭

hjfxy

同意周专家的第一个观点,有效硬化层深度太浅所导致,
在断口上根本看不到硬化层的存在,说明硬化层很浅了

fanys

这是材料超过了他的屈服极限，建议加工前做二次时效，应力消除更全面。当然我是做振动时效的，希望您采用我的全世界最领先的技术。频谱谐波振动时效。

seaberli

1 第一幅图是典型的扭转多源疲劳断口，断裂学上叫做星形断口。
2 第二幅图是过载扭转断口，过载是相对于材料强度不够而言.或许是组织不合格,
3 预防措施不同，第一幅图要确认断口附近应力集中情况、连接同心度等.......。第二幅图提高强度，也即提高渗层深度和心部硬度.

whb46102

裂纹源都在芯部，第 二个的裂纹源有点偏心。属调质淬火冷却时间短造成淬火深度不够引起。