Page 50 - 理化检验-物理分册2022年第五期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202205009

4340 钢齿轮断齿原因

陈 亮,徐浩杰,刘 丽,姚 良

( 苏州迈拓金属检测服务有限公司,苏州 215126 )

摘 要: 某 4340 钢齿轮在试验台上运行 4h 后发生断齿, 通过宏观观察、 渗透检测、 磨削烧伤检
测、 金相检验、 化学成分分析、 非金属夹杂物评定、 平均晶粒度评定、 硬度测试、 渗氮层深度测定、 扫
描电镜和能谱分析对齿轮断齿原因进行了分析。结果表明: 由于齿轮在运行前已存在淬火裂纹, 在
齿轮运行过程中啮合受力, 裂纹扩展导致断齿。

关键词: 4340 钢;齿轮;断齿;淬火裂纹

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 05-0034-06

Fracturecausesof4340steel g earteeth
,

CHENLian g XUHao j ie , LIULi , YAOLian g

( SuzhouMetalServicesCo. , Ltd. , Suzhou215126 , China )

Abstract : Theg earteethof4340steelfracturedaftertestedforabout4hoursonthetestbed.Thecausesof

thebrokenteeth wereanal y zedb y macrosco p icobservation , d y ep enetranttest , low ma g nificationtest , g rindin g

burntest , metallo g ra p hicexamination , chemicalcom p ositionanal y sis , non-metallicinclusionevaluation , avera g e

g rainsizeevaluation , hardnesstest , nitridin g la y erde p thtest , scannin g electronandener gy s p ectrumanal y sis.The

resultsshowthat q uenchin gcrackswhichhadexistedbeforetheo p erationoftheg earp ro p a g ateddueto meshin g

forcedurin g theo p erationuntilfracture.

Ke y words : 4340steel ; g ear ; fracturedtooth ; q uenchin gcrack

某压缩机用从动齿轮在试验台上运行4h后发生 淬火4h+565℃回火10h , 渗氮工艺为537℃ , 20h , 氨

断齿, 该齿轮的整体宏观形貌如图1所示。该断齿齿 分解率至15%~35% ( 体积分数, 下同) 时氮化和537℃ ,

轮材料为4340钢, 工艺流程主要为: 锻造→热处理→ 20h , 氨分解率至65%~85%时氮化。为查明齿轮断齿

插齿→渗氮处理→磨齿等; 其中热处理工艺为815℃ 的原因, 笔者对该齿轮进行了理化检验和分析。

图 1 断齿齿轮的整体宏观形貌
4 个断齿, 断口形状基本一致, 断齿与其他位置发生
1 理化检验
碰撞而出现不同程度的损伤。
1.1 宏观观察 观察断齿附近区域, 发现断齿上方齿侧有裂纹的
从图 2 所示断齿的宏观形貌可以看出, 齿轮有 齿多达11个, 裂纹起源于齿轮端面, 由下至上沿齿长
度方向扩展, 每个齿侧的裂纹分布均为从齿底逐渐延
伸至齿尖, 裂纹长度逐渐变短直至消失; 断齿下方也
收稿日期: 2021-07-19
作者简介: 陈 亮( 1987- ), 男, 工程师, 主要从事机械设备金属

发现有2个齿在齿侧处存在裂纹( 见图3 )。
检测和失效分析工作, chenlian g 0314@163.com
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