对断裂后的搅拌轴断口进行宏观形貌分析,采 用线切割,在键槽角,横纵截面处对断裂轴进行取样,利用XJZ-1A型金相显微镜及LV5610型扫描电镜(SEM)进行金相组织及断口形貌分析,金相试样采用
搅拌轴是搅拌设备中*重要的传动部件，其损坏将造成整个搅拌装置的失效。某工厂直径185mm的搅拌轴，两侧开有键槽，宽度50mm，深度7mm。在使用过程中发生断裂，为分析其断裂原因，对断裂后的搅拌轴进行了失效分析。
1试样制备和实验方法
对断裂后的搅拌轴断口进行宏观形貌分析，采 用线切割，在键槽角、横纵截面处对断裂轴进行取样，利用XJZ-1A型金相显微镜及LV5610型扫描电镜(SEM)进行金相组织及断口形貌分析，金相试样采用4%硝酸酒精浸蚀。采用HXD-1000显微硬度计和液压式万能拉伸试验机进行力学性能测试，分析轴断裂的原因。
2实验结果与分析
2.1宏观形貌分析 搅拌轴断口表面基本与轴线成45°交角，其宏 观形貌如图1，可看出，断口可分为平整区和粗糙区，粗糙区面积不足整个断口面积的10%，表明断口属于脆性断口。断口粗糙区为*终断裂区，位于 断口边缘，断口表面可见断裂放射线，并指向*终断裂区，表明裂纹源位于搅拌轴圆周外缘键槽部位，具有多源性，断口表面与*大扭转正应力方向基本垂直，属于扭转交变应力所导致的疲劳断裂。
2.2化学成分分析 在离搅拌轴表面2cm处线切割取样，磨光后经 EDS能谱分析其成分，结果见表1。根据GB/T18254-2002，初步判断该搅拌轴的材料为37CrNi3钢。
2.3金相检验 图2为搅拌轴的金相组织，可知其组织为回火索氏体+少量条块状铁素体，索氏体组织粗大，碳化物呈颗粒状集中分布于铁素体条之间，可看见原马氏体位向，从马氏体形状可以看出，原马氏体既有板条状马氏体也有针状马氏体(即混合型马氏体)。搅拌轴材料为37CrNi3钢，一般要求进行调质处理。根据GB/T13298-91进行检验，从原马氏体的形状、大小和分布可以看出该搅拌轴在淬火时得到的马氏体组织比较粗大，等级为6～7级，是由于淬火温度过高造成的。粗大的马氏体会严重降低搅拌轴的强韧性。
2.4力学性能分析搅拌轴横截面、纵截面的显微硬度分别为413、452HV，符合回火索氏体硬度范围。搅拌轴的拉伸试验和冲击试验等力学性能数据见表2，可看出，搅拌轴材料的抗拉强度符合国家标准，但是强度值非常接近标准下限；塑性指标和冲击韧性指标基本符合标准要求。
2.5SEM微观断口形貌分析 从图3搅拌轴微观断口形貌可看出，断口表面布满了圆坑状疲劳裂纹扩展痕迹，部分圆坑状疲劳裂纹扩展痕迹合并形成疲劳辉纹，表明该搅拌轴疲劳裂纹的发展具有一定程度的间断性。因此该搅拌轴的断裂属于搅拌轴自身疲劳强度不足导致的纯粹机械扭转交变应力作用下的疲劳断裂。
3结论与建议
该搅拌轴的断裂属于扭转机械交变应力作用下的疲劳断裂，淬火马氏体粗大导致的疲劳强度不足是造成搅拌轴发生疲劳断裂的主要原因。建议细化晶粒以及合理选择淬火温度以避免粗大马氏体的形成，从而提高搅拌轴的疲劳强度以避免疲劳断裂的发生。也可以考虑适当降低搅拌轴的搅拌功率以降低扭转应力。
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