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馬達心軸 扭轉疲勞斷裂

感應硬化的M變態應力 與 夾頭前調質工序的巨大殘留應力, 相互拉扯, 結果崩了一 角.  夾頭調質後是不應有此殘留應力(+300 MPa)存在的.

台諺說:一丈差九尺, 上面這破裂起源點的判定, 可說是 差了九尺九.

設計者要注意銳角對強度的危害. 道理很簡單, 卻常被忘記. 本破裂例, 另外一個主因, 只保留給送驗客戶.

這陳年老案子~2014已經送過xx中心分析過. 買家日商不認同. 強力要求螺絲供應商找出真正原因. 所以廠商2021-11月找我重新分析. 事隔7年了, 還在關注, 這是日商追根究底的精神. 佩服! 

電動腳踏車 軸心. 4140 全硬化(日本設計圖, 硬度要求56, 設計上就錯誤). 高硬度對銳角很敏感(notch-sensitive). 所以過載時爆裂. 外表可以HRC56, 軸心部應~35, 過載時就可只彎折而不斷裂. 這麼高的硬度又染黑. 酸引起的氫 助長了破裂. 

S45C, SCM 440, SNCM 440 需要 高疲勞強度/韌性 的場合, 通常實施調質處理. 先淬成麻田散鐵(淬後硬度>HRC 55), 再高溫(600~650C)回火, 得硬度(HRC 35 +/- 10的回火Martensite---上限著重扭轉強度, 下限著重齒輪拉製的切削性).  如果高溫回火將硬度降至<HRC20, 則變成 球粒化處理.  調質處理另一個目的是為表面高週波淬火做準備工作. 高週波淬火加熱時間很短, 僅1~2秒而已. 這麼短的時間, 要將 波來鐵(0.8%C)+肥粒鉄(~0%C)的混合組織, 均質化是不可能的. 所以先調質使碳化物(超)微粒均勻散佈(如下圖所示)---代表高週波前 任何位置的碳濃度都是~0.40%. 感應淬火下來, 各處麻田散鉄的微硬度(HV)數值就會很接近. (微區硬度差異很小)