Page 93 - 理化检验-物理分册2022年第十一期

刘聪颖, 等: 某重载高速齿轮箱太阳轮开裂原因

1.2 化学成分分析
从开裂太阳轮基体上取样, 用直读火花光谱仪
进行化学成分分析, 结果如表 1 所示, 可见该太阳轮

的化学成分满足 GB / T3077 — 2019 《 合金结构钢》
对 17CrNiMo6 钢的要求。
表 1 开裂太阳轮的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn Cr Ni Mo
实测值 0.16 0.27 0.53 1.72 1.50 0.26

0.15~ ≤ 0.40~ 1.50~ 1.40~ 0.25~
标准值
0.20 0.40 0.60 1.80 1.70 0.35

1.3 金相检验
图 3 断口的宏观形貌
对开裂太阳轮的花键齿进行金相检验, 结果如图
37mm 处, 裂 纹 源 长 度 约 为 3 mm , 宽 度 约 为 4所示。由图4可知: 花键齿的淬火层组织为低碳回

0.8mm , 呈椭圆状, 从人字纹走向可以看出, 裂纹 火马氏体, 心部组织为贝氏体, 心部铁素体级别为 1

从该裂纹源向四周扩展。 级, 满足企业技术要求, 断口表面无脱碳及污染。

图 4 花键齿的显微组织形貌
在断口裂纹源附近沿轴向取样, 抛光后进行观 晶断裂; 裂纹扩展区可见河流花样的解理小刻面, 小

察, 发现一条宽度约为 33 μ m , 长度约为 430 μ m 的 刻面之间以撕裂棱线连接, 断裂性质主要为准解理

[ 1 ]
串链状 夹 杂 物 ( 见 图 5 ), 根 据 GB / T10561 — 2005 断裂 。
《 钢中非金属夹杂物含量的测定》, 判断该串链状夹 对白色块状物质进行能谱分析, 结果如图 7 所
杂物为宽度超尺寸夹杂。 示, 可见白色块状物主要含有 Al , O , Si , K , Ca 等元
素。
2 综合分析

由上述理 化 检 验 结 果 可 知: 该 开 裂 太 阳 轮 的
化学成分 和 显 微 组 织 均 满 足 标 准 要 求, 但 断 口 附
近的基体 有 宽 度 超 尺 寸 夹 杂 物; 该 太 阳 轮 的 断 口
新鲜, 裂纹源及裂纹边缘未发现有脱碳或者污染。
因此, 判断裂纹形成于所有加工工序完成之后、 装
图 5 非金属夹杂物的微观形貌
配之前。
1.4 SEM 及能谱分析 太阳轮花键齿端经渗碳淬火 + 回火、 滚花键齿、
用 SEM 对 断 口 进 行 观 察, 结 果 如 图 6 所 示。 表面感应淬火处理后, 零件表面有较大的残余拉应
由图 6 可知: 断口裂纹源区有较多聚集分布的白色 力 [ 2 ] 。一般情况下, 晶界的结合力比晶内的结合力
块状物质, 裂纹源区的断口呈冰糖状, 断裂性质为沿 高 [ 3 ] , 但夹杂物不仅破坏了材料连续性, 还降低了基
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