某汽车轮毂单元断裂分析

耿建峰 郭市浩

摘 要：对轮毂单元轴断口进行了宏微观观察，对材料的显微组织进行了分析，并进行了淬火回火热影响区层深度、 显微硬度、R角大小测量，确定了轮毂单元轴的断裂性质，分析了断裂原因。

关键词：轮毂单元轴；正火；显微硬度；断裂

1 概述

某车型行驶过程中，左后轮毂单元发生断裂。该轮毂单元轴所用材料为S55C钢，经锻造、正火、车加工、高频感应淬火、回火和磨加工制备而成。锻造加热温度为1140～1220℃；正火过程为先在870℃预热，加热到890℃一定时间后，风冷至580℃，保温一定时间后冷却至室温，正火后的硬度要求为HB180～240，表面层进行淬火和低温回火，淬火层的深度要求为1.5～3.0mm，淬火后的回火温度为160℃。

本报告对轮毂单元及轮毂单元外法兰外观进行了检查，对轮毂单元轴断口进行了宏微观观察，对材料的显微组织进行了分析，并进行了淬火回火热影响区层深度、 显微硬度、R角大小测量，确定了轮毂单元轴的断裂性质，分析了断裂原因。

2 试验过程与结果

2.1 宏观观察

轮毂单元断裂试样见图1，轮毂单元轴沿R角部位发生断裂，呈倾斜断口，未见明显宏观塑性变形。

图1 断裂轮毂单元外观

断口分为形貌差异明显的2个区域：周边环形带状区为浅灰色，较平整，有明显人字纹，人字纹收敛处为裂源，该位置可观察到两处小线源；中心区域呈深灰色，较粗糙且凹凸不平，呈快速失稳扩展形貌特征，中心区可见层片状形貌，断口粗糙程度沿裂纹扩展方向至中心区后部逐渐增大。

2.2 断口微观观察

将一侧断裂轴从轮毂单元上切取，对断口超声清洗后在扫描电镜下进行微观观察。轴从根部R角处开始起裂，裂纹源位于断口周边环形带状区的边缘，沿环形带状区周向和中心区径向扩展。图2为源区微观形貌，图中可见明显由裂纹源向外出发的放射棱线，源区被磨损，断口靠近源区位置形貌以韧窝为主，可见少量沿晶特征。