影响齿轮分裂的原因是什么？

Question

如题所述

Answer 1

爬爬网解析：金相检验从断齿上取金相试样，经磨、抛光后用4硝酸酒精溶液侵蚀。侵蚀后肉眼就可看到粗大晶粒特征。在100倍光学显微镜下，晶粒异常粗大，整个视场都不能观察到一个完整的晶粒。根据YB27-77标准图谱评级，晶粒度>1级，其组织为铁素体和珠光体。铁素体在晶界和晶内都存在，晶界上钢齿轮断裂原因分析侵蚀后的金相试样Fig.2Tg断齿金相组织100@Fig.呈长条形，晶内为块状。
断口显微分析线切割取样，试样经丙酮、超声波清洗，在JXA-840扫描电镜下观察，可见断裂以穿晶解理为主，局部存在沿晶断裂，晶粒明显长大，断面上存在沿晶断裂的二次裂纹；低倍下解理扇异常粗大；齿轮坯在铸造过程中还存在疏松缺陷。
断口扫描电镜形貌Fig.4FractureappearancebySEM2原因分析化学成分分析表明，该齿轮材料的碳含量超出标准0.006，锰超出0.233，硅超出0.196，磷超出0.010.碳、锰、磷含量偏高会促进晶粒长大，硅、磷含量偏高还会在晶界偏析，弱化晶界，造成疏松缺陷电镜扫描形貌Fig.5SEMappearanceofporositydefects沿晶断裂。从宏观断口看，断口边缘无剪切唇，无明显塑性变形，断口呈粗糙的颗粒状，为脆性断裂。硬度试验结果显示，该齿轮齿顶与齿根部的硬度无明显差别。金相检验结果表明，其组织为粗大的珠光体铁素体，晶粒异常粗大，晶粒度>1级，说明失效齿轮未进行调质处理，且正火过程未能改善粗大的铸态组织。断口微观分析试验说明该断裂以穿晶解理为主，局部存在沿晶断裂，且有疏松等铸造缺陷存在。组织粗大和铸造缺陷的存在，使齿轮抵抗外力的能力进一步下降，最终导致齿轮断裂。
齿轮材料中碳、锰、磷含量偏高，加之浇铸温度偏高，冷却速度偏慢，导致铸态组织过热，晶粒粗大，随后的热处理又未能改善粗大的铸态组织；同时铸造齿轮坯中又存在铸造缺陷，因此导致在起锚时锚机齿轮断裂。
建议在冶炼时要严格将化学成分控制在标准范围之内，防止成分超标，在浇铸过程中，要严格执行工艺规范，减少铸造缺陷，以得到均匀细化的铸态组织。当铸件在浇注后产生了过热的粗大组织时，应当采取有效的正火方式消除铸态组织。如果铸件需要综合力学性能，建议在正火之后还要进行一次调质处理。