变速箱摩擦片哪些原因断裂?

2.故障原因查找与分析

（1）材质化验

摩擦片芯板的材质是45钢，整体调质后，对花键的表面进行高频感应淬火。将摩擦材料在平面磨床上去除后，取试样如图4所示，依据国标《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法》（GB/T4336—2016）对芯板材质进行化验.

（2）芯板硬度检验

将故障件在电火花切割机上取样，如图5所示。在温度20℃、湿度50%的条件下，根据国标《钢件渗碳淬火回火金相检验》（GB/T25744—2016）对硬度、淬硬层深度进行检查。花键的齿部硬度要求≥40HRC，实测54.8HRC，硬度合格。

用4%硝酸酒精溶液腐蚀试样，花键淬硬层要求4.5～9.0mm，实测6.0mm，淬硬层深度合格；齿根部淬硬层深度要求0.7～2.5mm，实测值为0.9mm。由此判定，花键的硬度和淬硬层深度等符合图样要求，不是造成摩擦片早期断裂的主要因素。

 

（3）非金属夹杂物检验

在4XC金相显微镜下检测非金属夹杂物的含量，如图6所示，依据《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》（GB/T 10561—2005），芯板中非金属夹杂物的含量如表2所示。从结果可看出，原材料中硫化物、氧化铝等非金属夹杂物含量符合技术要求，不是发生脆性断裂的主要原因。

 

（4）脱碳层深度检验

利用光学显微镜，观察故障件花键齿的脱碳层深度，如图7所示。采用测试5点计算平均值法，单侧脱碳层的深度为0.03～0.07mm，在技术要求≤0.1mm的范围内，没有严重的脱碳特征。

 

（5）原因分析

依据《金属显微组织检验方法》（GB/T13298—2015）对试样进行检验，微观组织形态如图8所示，花键的金相组织为回火马氏体，晶粒度8级，金相组织粗大，晶界变黑，有严重的沿晶裂纹，并且有过热的特征，摩擦片早期断裂是脆性过大引起的芯板脆性断裂。

通过故障件的生产批次号，对摩擦片的淬火工序进行追溯。作业基准书中，淬火温度要求845℃。根据操作者记录，在对加热炉进行设备检点时发现，温度显示仪表出现故障，仪表温度显示为设定温度845℃，而通过校核实际温度已达到950℃，远高于Ac3温度，造成芯板过热，从而引起奥氏体晶粒粗化。

粗大的奥氏体晶粒存在，导致芯板的强度和韧性降低，力学性能下降，脆性转变温度升高，在淬火时，由于芯板为薄片形状，花键根部应力集中，增加了淬火时裂纹的倾向，导致在花键根部出现微观裂纹。工作过程中承受交变应力和冲击力，经过一定时间后，造成摩擦片芯板的早期断裂。

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