Page 65 - 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

出了ISO 6336-5：2016 《直齿轮和斜齿轮承载能力的 示。由图3可知：疲劳源区可见明显的疏松和夹杂
计算 第5部分： 材料的强度和质量》规定的上限。 缺陷，其中缺陷的尺寸（长度×宽度，下同）约为
1.3 扫描电镜 （SEM）及能谱分析 596 μm×277 μm；缺陷内部及周围区域含有较多的
对 1 号齿轮的断口进行超声清洗，采用SEM 碎粒状物质和纤维状物质；断口扩展区可以观察到
对其疲劳源区和扩展区进行观察，结果如图 3 所 疲劳辉纹，呈典型的疲劳断口形貌特征。

图 3 1 号齿轮断口疲劳源区和扩展区的 SEM 形貌
对缺陷处进行能谱分析，结果如表2所示。由 等元素，其中颗粒状物质中O、Al元素的含量较高，
表2可知： 缺陷位置主要富集了C、O、Mn、Al、S、Ca 推测该夹杂物主要由Al 2 O 3 组成。
表2 缺陷处的能谱分析结果 %

质量分数
项目
C O Na Mg Al Si Ca Mn Fe
实测值 8.02 48.50 0.21 0.51 41.05 0.21 0.43 0.36 0.71
1.4 金相检验 级图显微检验法》对非金属夹杂物进行评级，结果
在1号齿轮靠近齿根的纵截面处取样，将试样 如表3所示。由表3可知：1号齿轮中含有一定量的
进行磨抛处理后，置于光学显微镜下观察，按照ISO B类和D类夹杂物，但夹杂物等级符合ISO 6336-5：
4967：2013《钢 非金属夹杂物含量的测定 标准评 2016的标准要求。
表3 1号齿轮试样的夹杂物评级结果 级

A B C D
项目
细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系
实测值 0 0 1.0 0 0 0 1.5 0
标准值 ≤3.0 ≤3.0 ≤2.5 ≤1.5 ≤2.5 ≤1.5 ≤2.0 ≤1.5
在1号齿轮完整齿上取金相试样，将试样置于光 学显微镜下，观察其表面硬化层和心部的显微组织
学显微镜下观察，结果如图4所示。由图4可知：在 形貌，结果如图5所示。由图5可知：1号齿轮表面
1号齿轮的工作面上未观察到明显晶间氧化现象； 而 组织主要为针状马氏体，残余奥氏体含量少于15%，
在齿根位置则观察到了晶间氧化现象，晶间内氧化 碳化物呈不连续分布；心部组织为回火马氏体，符合
深度为23 μm，符合标准ISO 6336-5：2016中MQ级 标准ISO 6336-5：2016中MQ级的要求。
的要求。 1.5 硬度测试
在1号齿轮横截面上取金相试样， 将试样置于光 在 1 号 齿 轮 完 整 齿 上 取 样，依 照ISO 6507-1：

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