Page 64 - 理化检验-物理分册2025年第二期

宫秀勉：行星齿轮的断齿原因

图 1 1~3 号齿轮的宏观形貌

图 2 1 号齿轮断口的宏观形貌
说明1号齿轮开裂性质为疲劳开裂；断口上观察到多 1.2 化学成分分析
个疲劳起源点，其中主疲劳源位于齿根向下约3 mm 在 1 号齿轮上取样，按照 GB/T 4336—2016
处，距齿端部约107 mm，该区域的断面较为平坦，呈 《碳素钢和中低合金钢 多元素含量的测定 火花放电
锈蚀色，推测为主疲劳区；主疲劳源周围疑似存在缺 原子发射光谱法（常规法）》、GB/T 223.82—2007
陷，裂纹从该缺陷处向四周扩展，且扩展区域具有 《钢铁 氢含量的测定 惰气脉冲熔融热导法》和
明显的贝纹线，贝纹线是疲劳断裂的典型宏观特征。 GB/T 11261—2006《钢铁 氧含量的测定 脉冲加热
基于上述分析可知，1号齿轮首先在齿根位置发生了 惰气熔融-红外线吸收法》，对试样进行化学成分分
疲劳开裂，使齿轮的有效承载面积减小，应力增大， 析，结果如表1所示。由表1可知：1号齿轮试样化
进而导致2号和3号齿轮发生过载断齿事故。因此， 学成分符合EN 10084：2008《渗碳钢交货技术条件》
后续分析重点考虑1号齿轮。 对18CrNiMo7-6钢的要求，但试样中O元素含量超
表1 1号齿轮试样的化学成分分析结果 %

质量分数
项目
C Si Mn P S Cr Ni Mo O H
实测值 0.17 0.28 0.53 0.006 4 0.008 9 1.72 1.60 0.26 0.004 4 0.000 4
EN 10084：2008标准值 0.15~0.21 ≤0.40 0.50~0.90 ≤0.025 ≤0.035 1.50~1.80 1.40~1.70 0.25~0.35 - -
ISO 6336-5：2016标准值 - - - - - - - - ≤0.002 5 -

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