温州市汽车工程学会

（2）尺寸检查：半轴套管断裂面位置位于离外端面199～202mm处，是双层截面变化处（Φ85→Φ75），即轮鼓内轴承的外端面（见图1），该处是后桥壳应力最集中的区域之一，容易引起疲劳断裂。检查其内孔也在该处产生截面变化；断口处内孔和外圆明显不同心，测得壁厚差为1.7mm；断口附近内孔壁有明显的接触磨损痕迹。

（3）断口宏观分析：断口如图2所示，断口面可以看出，存在疲劳断裂区和瞬时断裂区，而疲劳断裂区的断口齐平，并有多处疲劳源。疲劳断裂区有一深色带，为开裂后受到侧面微动损伤碎屑和其它污物沾染所致，瞬时断裂区则呈鲜明的粗糙断口和二次裂纹。裂纹源于半轴套管外表面，沿轴线对称分布，向内表面呈明显疲劳弧线，随后出现最终断裂面与轴线成约45°剪切唇。

（4）化学成分：断裂半轴套管的化学成分见表1，结果表明所用材料为45号钢。

表1 半轴套管的化学成分

元素	碳C	硅Si	锰Mn	硫S	磷P
含量%	0.43	0.25	0.67	0.017	0.02

3．分析说明。

（1）半轴套管的材质符合厂家设计图纸要求，但断口硬度为219 HBS5/750，低于后桥壳总成生产企业标准要求，由于硬度偏低引起疲劳强度下降，在断口处半轴套管表面出现多处光亮疲劳断裂纹。

（2）半轴套管外表面金相组织为珠光体+网状及针状铁素体（见图3），且内表面存在严重脱碳（见图4），可能与半轴套管加工余量过大，去除淬硬层有关，达不到调质热处理后金相组织要求，故综合机械性能降低，影响疲劳强度。

（3）断口位置内外圆截面变化较大，形成应力集中，促进疲劳源的萌生。断裂位置是双层截面变化处，其内孔也在该处产生截面变化，由于该处截面变化集中于一起，使得该处成为半轴套管最薄弱部位。同时断口位置处套管壁厚差达1.7mm，属于生产过程中半轴套管（半成品）与后桥壳焊接时定位失准，同轴度差，机加工半轴套管外表面时形成壁厚偏差，即存在加工缺陷，该缺陷大大降低了半轴套管的机械性能。

（4）后桥壳半轴套管承受的主要是垂直弯曲力矩，在垂直弯曲力矩作用下，半轴套管外表面承受应力最大，故容易在应力集中处形成疲劳策源地，产生多个疲劳裂纹。根据汽车道路载荷谱分析，后桥壳半轴套管所受的载荷基本为脉动的（相当于平均应力为静载时的对称循环载荷），车辆运行中，半轴套管不断受到弯曲应力，裂纹沿疲劳弧线扩大，强度降低，最后弯曲应力超过材料强度极限而断裂，呈现上述剪切唇。

4．鉴定意见

被鉴定车辆的左侧半轴套管系疲劳断裂失效，其起因与机件本身存在的下列缺陷有关：

（1）内孔与外缘同轴度偏差过大；

（2）内外圆横截面变化位置过于接近，易形成应力集中；

（3）热处理缺陷使金相组织不符要求，硬度偏低。

图1半轴套管断裂处图2 半轴套管断口宏观分析

图3 断口金相组织珠光体+网状及针状铁素体 400× 图4 断口金相组织有严重的脱碳 400×