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18CrNiMo7-6 鋼齒輪軸開裂失效分析
作者：admin
發(fā)布時(shí)間：24-04-29
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材質(zhì)為18CrNiMo7-6 鋼的某齒輪軸經(jīng)滲碳＋淬火＋回火熱處理并放置５天后發(fā)生軸向開裂，齒輪軸加工工藝為：正火→回火→車削→滲碳→淬火→低溫回火。為了明確齒輪軸的失效性質(zhì)和原因，對(duì)齒輪軸斷口進(jìn)行了宏、微觀形貌觀察和能譜成分分析，對(duì)材料微觀組織進(jìn)行了檢查，并且測(cè)試了材料的硬度和氫含量。在明確齒輪軸失效機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。
試驗(yàn)材料及方法
采用體式顯微鏡對(duì)齒輪軸斷口宏觀形貌進(jìn)行分析，采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)齒輪軸斷口微觀形貌進(jìn)行分析；采用掃描電鏡附帶的能譜分析儀對(duì)齒輪軸斷口進(jìn)行微區(qū)成分分析；從齒輪軸齒部位置斷口附近切取橫截面試樣，試樣磨拋后采用顯微維氏硬度計(jì)對(duì)表層進(jìn)行維氏硬度測(cè)試，載荷砝碼為500ｇ從齒輪軸齒部位置斷口附近切取橫截面試樣，經(jīng)磨拋、腐蝕后在光學(xué)顯微鏡下觀察表層和基體微觀組織；分別從齒輪軸近表面和心部切取 ?５ｍｍ ×５ｍｍ 的圓柱試樣，采用氧氮?dú)浞治鰞x進(jìn)行氫含量測(cè)試。
預(yù)防措施
根據(jù)鋼制零件氫脆失效的影響因素，通常從以下三方面考慮預(yù)防措施：①降低材料中的氫含量；②調(diào)整熱處理工藝以適當(dāng)降低材料的強(qiáng)度；③適當(dāng)減小拉應(yīng)力水平。齒輪軸基體氫含量較低，且齒輪軸基體硬度符合技術(shù)要求，因此可以從減小拉應(yīng)力水平的角度來圖７氧化鋁夾雜附近氫原子的聚集以及氫致裂紋的萌生示意圖。
齒輪軸內(nèi)部存在大尺度條狀氧化鋁夾雜，導(dǎo)致較大應(yīng)力集中，是其發(fā)生氫脆開裂的主要原因。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制齒輪軸的材質(zhì)。此外，應(yīng)對(duì)齒輪軸內(nèi)部的大尺度非金屬夾雜加強(qiáng)檢測(cè)。由于裂紋源區(qū)的大尺度氧化鋁夾雜是偶然存在的外來夾雜物，而非材料中數(shù)量較多且分布相對(duì)均勻的內(nèi)生夾雜物，偶然存在的外來夾雜物通過常規(guī)的金相檢查很難發(fā)現(xiàn)，可采用超聲、渦流等無損檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。
結(jié)論和建議
１）齒輪軸開裂性質(zhì)為氫致延遲脆性開裂。
２）齒輪軸內(nèi)部基體存在大尺度條狀氧化鋁夾雜，導(dǎo)致較大應(yīng)力集中，是其發(fā)生氫脆開裂的主要原因。
３）應(yīng)嚴(yán)格控制齒輪軸的材質(zhì)。此外，可以采用超聲、渦流等無損檢測(cè)方法對(duì)齒輪軸內(nèi)部的大尺度非金屬夾雜進(jìn)行檢測(cè)，以防止同類故障的發(fā)生。
來源：《鑄鍛熱處理新技術(shù)新方法》，如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除?。?！
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