齿轮轴失效分析

2012-04-29 17:14曾书峰
商场现代化 2012年28期
关键词:碳化物

曾书峰

[摘要]某齿轮传动分公司生产的齿轮轴产品,在使用一段时间后齿轮轮齿部分及齿顶部位多个轮齿出现起皮、掉块等剥落现象,对其进行解剖做全面试验分析。

[关键词]起皮 掉块 锻件致密性较 晶粒度粗大 马氏体及残留奥氏体 碳化物

一、概述

某齿轮传动分公司生产的齿轮轴产品,在使用一段时间后齿轮轮齿部分及齿顶部位多个轮齿出现起皮、掉块等剥落现象表面加工后继续使用约一年半时间,更换备件后,分公司在齿轮失效处取截面试片两片,受委托对该齿轮轴做失效分析。

二、试验分析

1.热酸浸试验。试验结果表明:锻件纯净度合格,但发现多处不致密区域,致密度较差,齿顶发现裂纹一条,系使用过程中较大应力作用下产生的。齿根部位有裂纹一条,深度为渗碳层深度,系淬火开裂,见图1~图2所示。

此外,低倍试片的轮齿靠近齿顶部位的齿面可观察到小裂纹若干,以及剥落掉块现象见图4所示。

2. 显微组织分析。

(1)基体的夹杂、晶粒度检验

夹杂:A类 2.0 级B类 0.5 级 C类 1.0 级D类 1.0 级DS类0.5 级

晶粒度:3.5级

试验结果表明锻件轴锻件微观纯净度合格,晶粒度3.5级,较粗大,为不合格。

(2)渗碳淬火质量检验

试验结果表明,齿轮轴心部组织正常,但马氏体及残留奥氏体为6级,碳化物5级,渗碳淬火质量问题严重。

(3)有效硬化层及心部硬度试验

有效硬化层深度检验结果为:

节圆1.843㎜,齿根0.750㎜(试验数据及曲线后附)

心部硬度:HRC29.58

试验结果表明,两者有效硬化层相差较大,根据“JB/T 6141.2-19923.2.2规定允许齿根部位的有效硬化层深度比节圆处小15%”判定,两者数值差以超过15%为不合格。

三、讨论

轮齿部位发现多处不致密区域,可见锻件整体致密度较差。齿轮轴心部组织为低碳马氏体+不明显的游离铁素体,基体组织状态不合格,节圆、齿根、齿顶部位马氏体及残留奥氏体,渗碳淬火时已严重过热,渗碳淬火工艺及操作、控制存在有严重质量问题。在使用过程中较大应力作用下产生的,其发展结果将导致剥落、掉块。

四、结论

1. 齿轮轴锻件轮齿部位纯净度合格,但致密度较差。

2. 齿轮轴基体晶粒度粗大,不合格。

3.齿轮轴渗碳淬火工艺及控制不当,造成马氏体及残留奥氏体及碳化物超级,不合格。

4. 齿轮轴齿顶角处裂纹是由于渗碳质量不佳,在使用过程中较大应力作用下产生的。

参考文献:

[1]大型铸锻件行业协会,大型铸锻件缺陷分析图谱编委会.大型铸锻件缺陷分析图谱[M].工业出版社.

[2]张栋,钟培道,陆春虎,雷祖圣.失效分析[M].国防工业出版社.

[3]孙盛玉,戴雅康.热处理裂纹分析图谱.大连出版社.

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