Page 30 - 理化检验-物理分册2023年第四期

张 健: 20CrMnTi 钢齿轮轴断齿原因

又属于 应 力 集 中 部 位, 齿 轮 强 度 由 齿 根 强 度 决

定 [ 2-3 ] , 因此齿根强度不足容易使其开裂; ② 马氏体
有着较高的强度和抗压性能, 但在齿轮心部未发现
马氏体, 硬度不满足技术要求, 而且该位置与齿根平
行, 当齿根发生开裂时, 心部无法支撑齿轮, 导致其
最终断裂。

图6 断口处心部显微组织形貌

图9 断口处脱碳层硬度

3 结论与建议
图7 断口处脱碳层微观形貌
( 1 )齿轮轴齿根附近出现脱碳层和心部组织强
得的渗碳层厚度低近50% , 这说明金相检验法测量
度编低是齿轮轴断齿的主要原因。
渗碳层厚度存在局限性。对图7中的脱碳层进行硬 ( 2 )应采用显微硬度法测量渗碳层厚度, 因为

度测试, 发现硬度较低, 并且相邻区域的硬度同样低
当热处理工艺控制不当时, 实际有效渗碳层厚度与

于550HV ( 见图9 )。
金相检验结果不一致。
( 3 )渗碳层出现脱碳通常与设备故障有关, 如

出现漏气或漏水现象等; 齿轮心部的显微组织主
要为贝氏体, 有效渗碳层厚度偏低说明冷却速率
不符合要求。建议厂家严格控制热处理工艺参
数, 保证产品质量。
参考文献:

[ 1 ] 钟群鹏, 赵子华. 断口学[ M ] . 北京: 高等教育出版社,
图8 显微硬度法测量的渗碳层厚度
2006.
2 综合分析 [ 2 ] 郭志德, 郡尔玉, 庞均. 机械产品失效分析从书[ M ] .
北京: 机械工业出版社, 1992.
齿轮轴断裂的主要原因为: ① 齿轮轴材料的有 [ 3 ] 朱智阳, 董庆庆. 减速箱齿轮轴断齿失效分析[ J ] . 理

效渗碳层厚度不足, 而齿根区域渗碳层出现脱碳层, 化检验( 物理分册), 2011 , 47 ( 3 ): 175-177.
这会极大降低表面强度, 齿轮轴是强受力部件, 齿根

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