苏州齿轮摇臂失效分析

公司名称：深圳中翔检测技术有限公司www.zhongxiangjc.com

失效件为齿轮摇臂L/R、摇壁L/R，规格型号FDB-004-12/13，材质为FCQ-2高强钢，性能等级为高等级，样品功能为转动力传动，折叠屏转轴旋转力臂传动到联动齿轮，带动上下屏幕打开/闭合，成型及热处理方式为粉末治金工艺+热处理（固溶+时效），失效阶段PR1-1试产阶段，生产厂家为华晶。

失效背景为产品在低温40度做寿命测试14000次断裂，其断裂位置为样品外观形状拐角连接位置。

测试信息：

1.宏观检查

将样品置于体视显微镜下进行观察：

    如图1所示，样品断口区域无明显塑性变形，未发现明显的放射状形貌及疲劳扩展形貌，断口上部及断口下部均有明显的压入痕迹，有明显的双裂纹源断口特征，即裂纹起源于断口上下两侧，在应力的作用下向芯部扩展直至断裂。

2、微观分析

测试概述：断口清洗后，对断口裂纹源及周边进行扫描电镜（SEM）断面形貌分析。

如图2-图9所示，断口发现大量的孔洞及疏松缺陷。断口整体呈颗粒状，上下两侧断口均有发现明显的疲劳辉纹，整体呈现疲劳断裂特征。

3.金相检验

取失效件断口附近和未失效件相同位置做金相分析，测试结果如下：

如图10-图11所示，样品抛光态均能发现大量孔洞，失效件孔洞数量及面积占比明显大于未失效件。

如图12-图13所示，失效件近表面位置有明显的脱碳层存在，也能发现较多块状及短杆状铁素体存在，未失效件仅有极少量铁素体存在，且不存在完全脱碳层。

如图13~图14所示，失效件裂纹有明显的二次裂纹沿孔洞扩展特征，未失效件组织较均匀。

4.结论

综上以上分析：该样品的失效模式为起源于表面的疲劳断裂。主要原因可能为：烧结时存在较多孔洞，淬火时保护气氛不够，造成表面形成脱碳层，在淬火冷却的过程中，马氏体膨胀大于铁素体膨胀，其表面承受较大的拉应力，降低了表面组织的晶间结合力和表面强度，淬火工艺不良行成较多铁素体，进一步降低晶间结合能力。表面孔洞和脱碳组织及存在较多铁素体的叠加作用，导致在疲劳试验时在其表面易应力集中行成初始裂纹，并在交变应力的作用下疲劳扩展，直至截面不足以承受所加应力时发生瞬时断裂。

公司名称：

深圳中翔检测技术有限公司，实验室位于特区深圳，专注于为客户提供金属材料制品，塑料橡胶制品，仓储货架，汽车零部件，轨道交通部件，紧固件，油漆涂料，电子元器件等产品的检验，鉴定，认证及研发等专业技术服务，服务对象涉及基础工业，港口机械，物流仓储，新能源，汽车，电力设施，航空航天及教育科研等领域。中翔检测多年来扎根于珠三角，服务于全国，依托专业的实验室技术人员，先进的检测方法，协助客户解决研发，生产，验收，贸易等多个环节的技术问题。中翔检测作为一家独立，专业，严谨，诚信的第三方检测机构，秉承着为客户提供优质服务的企业理念，是您值得信赖的合作伙伴。