做家：潘恒沛、王明建、夏申琳、杨晓
单元：华夏船舶重工团体公司第七二五钻研所
来历：《金属加工（热加工）》杂志
某公司临盆的齿轮腹板在渗碳完成出炉空冷的经过中发觉开裂，材质为0CrMnMo钢，加工工艺为：毛坯→铸造→倒角、制圆、镦粗→柔锻、冲孔→精锻→正火→探伤→粗车→探伤→调质→半精加工→滚齿→渗碳→精加工→制品。为了查明该裂纹孕育的出处，笔者对其实行了检修和解析。
1.理化检修
（1）宏观状貌
齿轮的腹板上散布有显然的裂纹。裂纹宏观状貌见图1，将送检齿轮试样从裂纹处切取隔开，断口宏观状貌见图，裂纹贯串全面齿轮，断口较平坦，呈脆性断口的特性。由断口宏观状貌判定裂纹由齿轮的腹板两面起裂，末了交会在一同，使得齿轮裂透。
图1齿轮腹板裂纹宏观状貌
图断口宏观状貌
（）化学成份解析
对送检齿取样实行化学成份解析，完毕见表1，轴齿轮成份合乎GB/T—《合金机关钢》的请求。对送检的试样实行H含量测定，测得H元素含量平衡值为1.63×10-6。
表1齿轮腹板化学成份（品质分数）（%）
元素
C
Si
Mn
Cr
Mo
齿轮
0.18
0.33
1.08
1.34
0.87
GB/T—
0.17~0.3
0.17~0.37
0.90~1.0
1.10~1.40
0.0~0.30
（3）金相解析
顺着断口取金相样，抛光后在显微镜下观看，断口抛光态状貌见图3，断口邻近未发觉反常搀和物。在断口表面上发觉有一层精细的氧化物，氧化物层厚度大概为45μm。
图3断口抛光态状貌
将齿轮断口金相试样用4%硝酸酒精溶液腐化，灵验渗碳层丈量完毕见表，丈量值合乎技巧请求（4.6~4.8mm）。将腐化态试样置于光学显微镜下观看，渗碳层腐化态状貌见图4，渗碳层机关为：珠光体+沿晶界散布的网格状碳化物，且越亲近表面网格状碳化物越粗壮，另齿轮表面产生了脱碳，脱碳层厚度约为69μm。断口腐化态状貌见图5，断口表面有氧化物层，断口邻近金相机关为：珠光体+铁素体，机关寻常，无脱碳或渗碳形势。分离断口齿轮基体的金相机关为：珠光体+铁素体，见图6。
表灵验渗碳层厚度（mm）
丈量点
1
3
4
5
平衡值
厚度
4.7
4.76
4.85
4.65
4.67
4.73
图4渗碳层金相机关（×）
图5断口邻近金相机关（×）
图6齿轮基体金相机关（×）
（4）宏观断口解析
取断口试样，洗刷后置于扫描电镜下观看，断口状貌见图7、图8，断口表面笼罩有较厚的氧化物层，无奈观看到断口的原始状貌。断口表面能谱解析完毕见表3，断口表面氧化物层中紧要含铁和氧元素。
图7断口状貌（×）
图8断口状貌（×）
表3能谱解析完毕（%）
元素
Wt
At
CK
.96
8.47
OK
0.35
43.70
SiK
0.96
1.17
CrK
1.64
1.08
FeK
74.09
45.58
.解析议论化学解析完毕说明，齿轮材料成份合乎GB/T—的请求。齿轮H元素的含量不高。金相解析完毕显示，齿轮断口邻近没有发觉反常的搀和物，断口表面有精细的氧化物层。齿轮表面产生了脱碳，且渗碳层厚度合乎请求，渗碳层中沿晶界散布有粗壮的网格状碳化物。齿轮断口处金相机关与基体金相机关雷同，均为珠光体+铁素体机关。
由齿轮断口宏观状貌判定，齿轮裂纹由腹板两面起裂，并最后交汇在一同，使得齿轮裂透。断口能谱解析完毕显示表面氧化物层中主若是铁与氧的化合物。
由金相解析完毕显示，断口邻近金相机关未发觉渗碳形势，考证了齿轮是在渗碳后的冷却经过中产生开裂的。齿轮渗碳层中沿晶界散布有粗壮的网格状碳化物，该碳化物是由渗碳工艺处置失当引发的，而渗碳层中粗壮的碳化物轻易致使齿轮在渗碳空冷时产生开裂。齿轮在渗碳空冷时存在较大的热应力，表层由于孕育了粗壮的网格状碳化物，障碍了基体的赓续性，致使在网格状碳化物处孕育应力聚合而产生开裂。
3.结语齿轮腹板的裂纹是在渗碳出炉冷却经过中产生的，齿轮渗碳处置失当致使渗碳层中孕育了粗壮的网格状碳化物，网格状碳化物增多了齿轮脆性开裂的偏向，在热应力的影响下使齿轮腹板产生了开裂。
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