曾书峰 太原重型机械集团有限公司太原重工理化检定中心
[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[来自Www.lw5U.com]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[来自wwW.lw5u.cOm]，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：HRC 29.58
试验结果表明，两者有效硬化层相差较大，根据“JB/T 6141.2-1992 3.2.2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.