1、測試背景
某公司進行差速器殼體扭轉疲勞實驗，實驗要求：殼體扭轉12W次循環，單邊循環不換齒一直做到失效，運行到70575循環時，靠近差殼頂部軸頸的半軸齒輪出現裂紋。
差速器制造工藝流程：毛坯-冷切邊-拋丸-鉆孔-車內孔-車球面、背錐-熱處理-磨內孔-磨球面，材質SAE 8620H，不良品如下圖所示。
產品開裂照片
2、分析流程或實驗方案
3、測試結果
3.1 | 斷口分析（SEM）
小結：
1#-1區域外表面為沿晶形貌，1#-2、2#、3#、4#基材內部為準解理加韌窩形貌，裂紋源位于齒根部外表面，2#部分位置和4#背面區域存在磨損，3#位置存在夾雜物脫落凹坑和殘留油污。斷口多處存在疲勞特征，樣品整體為脆性開裂。
3.2 | EDS能譜分析
（邊緣、芯部）
EDS成分分析區域
成分分析結果見下表(wt%)
小結：
位置1表面沿晶形貌成分未發現明顯異常，位置2芯部區域可能為夾雜物或夾雜物脫落后留下孔洞以及油污。
3.3 | EDS能譜分析
(截面）
EDS成分分析區域
成分分析結果見下表(wt%)
小結：
對疏松位置和擴展裂紋內進行EDS分析,疏松位置可能存在滲入的油污和夾雜物。
3.4 | 樣品材質分析
小結：
成分結果表明，工件符合8620H規格。
3.5 | 維氏硬度分析
小結：
芯部硬度符合客戶提供的規格要求。
3.6 | 夾雜物＋金相組織分析
小結：
測試位置夾雜物評級約為D類球類氧化物2.5級，未見其他夾雜物。拋光態下齒輪表面較為疏松存在微裂紋和沿晶擴展裂紋，疏松位置和擴展裂紋位置存在疑似夾雜物。樣品表面為滲碳組織，表面為針狀馬氏體組織和白色顆粒狀碳化物，過渡位置為馬氏體和沿晶界分布的托氏體組織，芯部組織為馬氏體組織和少量鐵素體組織。
4、分析討論
1.金屬材料在循環載荷作用時，會使應力集中，導致疲勞開裂；
2.材料內部較多的夾雜物，循環載荷作用時，產生較多微裂紋；
5、結論
樣品表面較粗糙且存在微裂紋，非金屬夾雜氧化物較多，且樣品為滲碳件，在疲勞測試中易在齒根部表面造成應力集中，從而降低疲勞壽命，導致樣品發生脆性開裂。
6、改善建議
建議調整材料工藝，減少非金屬夾雜物。
