花键轴的低倍组织和金相组织金相分析是组织分析中应用最广的实验观察技术，它能够提供有关金属材料的显微组织、晶粒度、维修与改造，非金属夹杂等信息。通过对失效件组织及缺陷的检验分析，可判断构件所用材料、处理工艺等是否符合要求。花键轴的低倍组织除清晰见到树枝晶以外，无任何冶金缺陷，中心部位的深色分散斑点是树枝晶成分偏析的淬火组织差别，一般或中心偏析均不超过1.0级。
花键轴的低倍组织花键轴截面上的金相组织。齿顶、齿根、1/2R、中心的金相组织都是回火索氏体。齿顶的回火索氏体由淬火马氏体得到，齿根、1/2R、中心的回火索氏体由淬火马氏体和淬火贝氏体得到。由此可知，该花键轴采用的热处理工艺是调质处理，即在淬火后，再以高温回火。众所周知，经过调质处理后，钢具有优良的综合机械性能，具备较高的强度，并能承受冲击和交变负荷的作用，这与花键轴的工况相符。花键轴截面的金相组织通过测定花键轴横截面不同位置的显微硬度和疲劳源点的显微硬度，发现齿顶平均为337HV、齿根为315HV、1/2R处为330HV、中心为336HV、疲劳源点为318HV，说明花键轴横截面的硬度基本没有差别。
花键轴的纵向机械性能性能的宏观及微观断口形貌断口分析是金属材料断口形貌特征、断裂过程与断裂机理之间关系的方法，也是分析失效原因的主要手段。断口的分析方法一般分为两类，即断口的宏观分析方法和断口微观分析法。
花键轴的宏观断口形貌花键轴的宏观断口形态所示，从图中可以明显的看到具有疲劳断裂特征的“沙滩条纹”，是很典型的疲劳断裂失效。疲劳源只有一个，在齿根底部过渡圆角曲率半径最小的表面部位，最终撕裂区在整个疲劳断口中所占的比例较小，约10%，由此可知，加在花键轴上的应力不大。
花键轴的宏观断口形态花键轴的微观断口形貌疲劳区的显微断口形态。从图中能够见到围绕疲劳起源点的波纹状贝壳纹（a），疲劳源处未发现任何缺陷（b、5c）。花键轴的微观断口形态结论从花键轴的断口宏观和微观形貌可以明确得出：花键轴的断裂是典型的疲劳断裂。在疲劳起源点没有发现任何冶金缺陷，完全是金属自身产生的疲劳断裂。可以看出，花键轴的强度性能很高，综合性能也很好，除断面收缩率稍低外，其他性能均比50CrMo钢的技术标准要求高。从而我们可以推断：该花键轴发生疲劳断裂不是材质的缘故，而是零件的结构设计问题。
在中，可以看到疲劳的策源区在零件的表面。在那里，经放大检查发现，齿根的过渡弧形并不是纯粹的圆弧形过渡，而是由两个齿根的R角与相连的直线构成。这种过渡曲线，有可能在齿根部位形成较大的应力集中；热处理后，材料的强度性能很高，塑性较低，这种性能状态也容易造成应力集中。但是，这两种情况造成的应力集中，数值是有限的，在短时间内，不会造成该花键轴的疲劳断裂。发生这种断裂应该是一个长时间的积累，这与1400型压裂车大泵动力端花键轴断裂失效的历程是相吻合的。 |
