关于减速机齿轮开裂的原因和检测分析

某厂行走齿轮减速器磨齿后，发现键槽孔壁周向及齿轮端面有裂纹。齿轮资料为18crnimo7-6。生产工艺为粗加工→渗碳淬火+回火→精加工(键槽开孔等)。为了确定齿轮裂纹发生的原因，进行了一系列的检测和剖析。

测验过程和成果

1.1微观查验

齿轮外圆周、内键槽孔壁和端面的圆周方向均有较长的裂纹，部分端面裂纹两边倾斜，如图1所示。沿裂纹翻开后调查断口形貌，多为银金属光泽的细瓷，未发现陈腐的断口，裂纹源在键槽根部转角处。

1.2化学成分测验

采用ICP-AES对齿轮的化学成分进行了测验，成果契合EN 884 -2008《渗碳钢交货技能条件》的要求。

1.3硬度及金相查验

齿轮的渗碳层深度约为1.58mm，齿面均匀硬度为725hv1，中心硬度为43.0hrc，均满足图纸的技能要求。

依据GB / T 10561-2005《测定钢中非金属夹杂物含量的标准级配图显微查看方法》，各类非金属夹杂物均优于0.5级;依据GB / t6394-2017金属均匀晶粒度测定方法，晶粒度为6.5级。

依据GB / T 25744-2010《钢中渗碳淬火回火金相查验》，齿轮渗碳层分为1级碳化物、5级马氏体和6级剩余奥氏体。不契合GB / T 3480.5-2008《正齿轮斜齿轮承载能力核算第5部分:资料的强度和质量》对渗碳钢外表组织和剩余奥氏体含量的要求

试样在裂纹源处切开，抛光，用4%硝酸醇腐蚀溶液腐蚀。用显微镜调查键槽外表。键槽外表粗糙，根部不规则，有微裂纹。微裂纹两边无渗碳脱碳现象，如图5所示。

2、剖析与评论

成果表明，资料成分、夹杂物、晶粒尺度、硬度和渗透深度均满足要求。齿轮开裂的主要原因如下。

1)因为导线切开速度过快,齿轮键槽部分粗糙、加工痕迹明晰,过渡圆角形状是不规则的,这加重了键槽部分的应力会集,所以构成裂纹源,裂纹逐步扩展到齿轮磨削压力的效果下。别的，线材速度过快会导致键槽外表出现白光层，白光层中存在较多的微裂纹，导致裂纹在后续加工中扩展。在制造和使用具有尖利凹角、凸边或凹边的零件过程中，在尖利凹角、凸边或凹边的过渡处会出现较大的应力会集，并或许构成裂纹。

别的，在加工过程中，因为操作、刀口形状和机器精度等原因形成的被加工外表粗糙的刀痕，会形成应力会集，使功能恶化。经查看发现键槽外表粗糙，外表加工刀痕明晰可见，键槽根部圆角形状不规则，应力会集较大。键槽外表有一亮白色的层，这是一层含有很多剩余奥氏体的淬火层。剩余奥氏体是一种不稳定的组织，它可以继续转化为马氏体并发生较大的应力。当应力会集在过渡圆角处时，过渡圆角处的应力会集现象会加重，从而发生微裂纹。

2)渗碳层马氏体针厚，剩余奥氏体含量过多，使齿轮强度下降，脆性添加。此外，很多剩余奥氏体在室温下继续向淬火马氏体转化，发生较大的剩余内应力，加速裂纹扩展。

3、定论与主张

因为电火花线切开速度过快，键槽外表粗糙，过渡圆角形状不规则，已加工外表发生白色光亮层。因此，键槽应力会集加重，裂纹源在键槽内构成。在磨削应力和工件剩余应力的效果下，裂纹逐步向裂纹扩展。主张在渗碳前先磨铣键槽。如采用电火花线切开渗碳后翻开键槽，应操控线切开速度，以确保键槽根部的圆角形状，进步键槽加工质量;如电火花线切开发生的白色光亮层无法防止，则电火花线切开后人工磨去。