01 测试背景

 某公司进行差速器壳体扭转疲劳实验，实验要求：壳体扭转12W次循环，单边循环不换齿一直做到失效，运行到70575循环时，靠近差壳顶部轴颈的半轴齿轮出现裂纹。

   差速器制造工艺流程：毛坯-冷切边-抛丸-钻孔-车内孔-车球面、背锥-热处理-磨内孔-磨球面，材质SAE 8620H，不良品如下图所示。

产品开裂照片

02 分析流程或实验方案

03 测试结果

3.1断口分析（SEM）

小结：

   1#-1区域外表面为沿晶形貌，1#-2、2#、3#、4#基材内部为准解理加韧窝形貌，裂纹源位于齿根部外表面，2#部分位置和4#背面区域存在磨损，3#位置存在夹杂物脱落凹坑和残留油污。断口多处存在疲劳特征，样品整体为脆性开裂。

3.2 EDS能谱分析（边缘 芯部）

 EDS成分分析区域

成分分析结果见下表(wt%)

小结：

  位置1表面沿晶形貌成分未发现明显异常，位置2芯部区域可能为夹杂物或夹杂物脱落后留下孔洞以及油污。

3.3EDS能谱分析（截面）

  EDS成分分析区域

成分分析结果见下表(wt%)

小结：

  对疏松位置和扩展裂纹内进行EDS分析,疏松位置可能存在渗入的油污和夹杂物。

3.4 样品材质分析

小结：

  成分结果表明，工件符合8620H规格。

3.5 维氏硬度分析

小结：

  芯部硬度符合客户提供的规格要求。

3.6 夹杂物+金相组织分析

小结：

  测试位置夹杂物评级约为D类球类氧化物2.5级，未见其他夹杂物。抛光态下齿轮表面较为疏松存在微裂纹和沿晶扩展裂纹，疏松位置和扩展裂纹位置存在疑似夹杂物。样品表面为渗碳组织，表面为针状马氏体组织和白色颗粒状碳化物，过渡位置为马氏体和沿晶界分布的托氏体组织，芯部组织为马氏体组织和少量铁素体组织。

04分析讨论

1.金属材料在循环载荷作用时，会使应力集中，导致疲劳开裂；

2.材料内部较多的夹杂物，循环载荷作用时，产生较多微裂纹

05结论

 样品表面较粗糙且存在微裂纹，非金属夹杂氧化物较多，且样品为渗碳件，在疲劳测试中易在齿根部表面造成应力集中，从而降低疲劳寿命，导致样品发生脆性开裂。

06 改善建议