Page 86 - 理化检验-物理分册2021年第八期

鞠 芳, 等: 齿轮轴表面发纹产生原因

表 1 缺陷齿轮轴的化学成分( 质量分数)

Tab.1 Chemicalcom p ositionsofthedefective g earshaft massfraction %
元素 C Si Mn P S Cr Ni Cu
实测值 0.45 0.22 0.65 0.011 0.005 0.06 0.01 0.02
标准值 0.42~0.50 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.25 ≤0.30 ≤0.25

1.3 金相检验 发纹呈闪电 状 向 内 延 伸, 由 于 进 行 了 500 ℃ 回 火

在缺陷齿轮轴的发纹处截取纵向和横向金相 处理, 裂纹 内 有 氧 化 物 产 生, 如 图 2b ) 所 示。 用

试样。纵向 金 相 试 样 打 磨 抛 光 后, 可 见 发 纹 附 近 4% ( 体积分数) 硝酸酒精溶液浸蚀横向金相试样,
存在 聚 集 的 夹 杂 物, 根 据 GB / T10561 — 2005 《 钢 观察其微 观 形 貌, 可 见 发 纹 两 侧 及 远 离 发 纹 处 基

中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验 体组织无 差 异, 均 为 回 火 索 氏 体 + 网 状 铁 素 体 +

法》, 可以确定这 种 聚 集 的 夹 杂 物 为 A 类 硫 化 物, 贝氏体, 两侧无脱碳现象, 表明裂纹区未经历高温

如图 2a ) 所 示。横 向 金 相 试 样 打 磨 抛 光 后, 可 见 过程, 如图 2c ) 所示。

图 2 齿轮轴发纹处金相试样浸蚀前后微观形貌

Fi g .2 Micromor p holo gy ofmetallo g ra p hicsam p lesatthehaircracksofthe g earshaftbeforeandafteretchin g

a thelon g itudinalmetallo g ra p hicsam p lebeforeetchin g b thetransversemetallo g ra p hicsam p lebeforeetchin g

c thetransversemetallo g ra p hicsam p leafteretchin g
1.4 扫描电镜及能谱分析 硫化物夹杂, 主要为硫化锰夹杂, 如图 3 和图 4 所
沿发纹 开 裂 方 向 将 发 纹 打 开, 采 用 扫 描 电 镜 示, 这与金相检验的结果一致。
( SEM ) 观察其断口形貌, 在断口内发现大量聚集的

图 3 断口 SEM 形貌及 EDS分析结果

Fi g .3 Thea SEM mor p holo gy andb EDSanal y sisresultsofthefracture
有严重的夹杂物分布, 尾部也可见夹杂物, 裂纹两侧
2 分析与讨论
无脱碳现象, 有研究认为这是由非金属夹杂物引起
发纹是钢材表面及内部沿锻轧方向分布的很细 的淬火裂纹特征 [ 4 ] 。也有研究认为裂纹如呈闪电状
小的裂纹, 是钢中夹杂、 气孔和疏松等被延 伸的结 开裂, 裂纹断裂面上无氧化颜色, 裂纹四周无脱碳现
果 [ 1-3 ] 。该齿轮轴的发纹呈曲折锯齿状, 沿发纹两侧 象, 即可判断该裂纹为淬火裂纹, 若是由夹杂物引

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