Page 28 - 理化检验-物理分册2023年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202304004

20CrMnTi 钢齿轮轴断齿原因

张 健

[ 国家再制造机械产品质量检验检测中心( 山东), 泰安 271000 ]
摘 要: 采用化学成分分析、 断口分析、 金相检验、 硬度测试等方法对某起重机用齿轮轴断齿原
因进行分析。结果表明: 该齿轮轴渗碳层存在脱碳现象, 以及心部组织强度偏低是导致齿轮轴断

裂的主要原因; 金相检验方法在测量渗碳层厚度方面存在局限性。
关键词: 齿轮轴; 渗碳层; 脱碳; 断齿; 厚度测量

中图分类号: TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 04-0012-03

Reasonsforteethfractureof20CrMnTisteel g earshaft

ZHANGJian

[ National CenterofIns p ectionandTestin g ofRemanufacturin gMachiner yProductQualit y ( Shandon g ), Taian271000 , China ]

Abstract : Chemicalcom p ositionanal y sis , fractureanal y sis , metallo g ra p hicexamination , hardnesstestwere

usedtoanal y zethecausesoftoothfractureofg earshaftforacrane.Theresultsshowthatthedecarburization

p henomenoninthecarburizin g la y erofthe g earshaftandthelowstren g thofthecoretissuewerethemainreasons

forthefractureofthe g earshaft.Themetallo g ra p hicexaminationmethodhadlimitationsinmeasurin g thethickness

ofcarburizin g la y er.

Ke y words : earshaft ; carburizedla y er ; decarbonization ; toothfracture ; thicknessmeasurement
g
某起重机用齿轮轴在使用约10个月后发生了断
齿, 导致设备损坏, 造成了比较严重的安全事故。该
齿轮轴图纸中的技术要求为: 材料为20CrMnTi 钢;
花键部分( 防渗) 淬火硬度为40~48HRC ; 渗碳层厚

度为0.8~1.2mm ; 齿面硬度为58~62HRC , 心部硬
度为30~45HRC 。笔者采用一系列理化检验方法对

该齿轮轴断齿原因进行了分析。
1 理化检验

1.1 宏观观察 图1 断齿后的齿轮轴宏观形貌

断齿后的齿轮轴宏观形貌如图1所示, 由图 1
可知, 整个齿轮轴齿面共有 6 个齿发生断裂, 中间
4个齿相邻, 除 1 个齿保留上半部分齿形外, 其他
断裂齿均为整个齿断裂掉落。齿轮轴的起裂处宏
观形貌如图2所示, 由图 2 可知, 断裂齿均是从左
向右断裂, 与齿轮的转动受力方向一致, 断裂起始

收稿日期: 2022-02-15
作者简介: 张 健( 1987- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事金属材料 图2 齿轮轴的起裂处宏观形貌

及机械产品的检验检测工作, z j szhan g 2017@163.com
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