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對合結(jié)鋼40CrNiMoA內(nèi)齒輪表面裂紋進行了宏觀和微觀分析,并檢驗了鋼的化學成分、顯微組織和硬度。證實這種裂紋不是白點和氫致延遲斷裂引起,也不是由于鍛造和熱處理工藝不當造成的,而是因磨削加工操作不當導(dǎo)致的磨削裂紋。改進磨削工藝后生產(chǎn)的內(nèi)齒輪未出現(xiàn)裂紋,驗證了這一結(jié)論。40CrNiMoA鋼表層溫度上升到出現(xiàn)磨削裂紋的300~350℃時不會形成黑色的回火層。
40CrNiMoA合結(jié)鋼,鋼內(nèi)齒輪表面裂紋的產(chǎn)生原因137為沿原奧氏體晶界的沿晶脆性斷裂[3],這與該內(nèi)齒輪上的裂紋特征(描述于后)相吻合。因此,該內(nèi)齒輪上的裂紋有疑似氫脆的可能。為此,分析了內(nèi)齒輪裂紋附近和遠離裂紋處鋼中的氫含量,其結(jié)果分別為1.2×10-6和1.5×10-6(質(zhì)量分數(shù))。這樣低的氫含量是不足以導(dǎo)致氫致延遲斷裂的,也不會產(chǎn)生白點。故這些裂紋不是氫致延遲斷裂,更不是白點。圖3內(nèi)齒輪的光學顯微組織照片(a)表面裂紋和回火馬氏體;(b)表面裂紋、MnS夾雜物和回火馬氏體;(c)擴展后的表面裂紋;(d)沿著原奧氏體晶界擴展的晶間裂紋Fig.
2裂紋的分布與斷口形貌圖1(a)為磁粉探傷顯示出的內(nèi)齒輪表面裂紋的形貌。這些裂紋位于內(nèi)齒輪的內(nèi)側(cè)面,緊鄰齒條區(qū)域,而且這些裂紋全部沿著齒輪兩個側(cè)面的圓周分布,與磨削砂輪的磨削方向垂直。裂紋是開放型的,斷口可用肉眼和體視顯微鏡檢查。裂紋以內(nèi)直徑的邊緣為起點散發(fā)開,呈細小長條狀。圖1(b)是從圖1(a)中標記處截取開放型裂紋顯現(xiàn)出的斷口宏觀形貌。這些斷口上有黑色污染物,在齒輪表面可以觀察到鍍鉻層。將黑色污染物清洗掉以后的試樣用SEM觀察裂紋形貌。圖3是用SEM拍攝的斷口金相照片。圖2(a)顯示的是典型的斷裂開始點。在斷口的四周沒有明顯的剪切唇。斷口形貌顯示出許多反光的小刻面。圖2(b)是圖2(a)中標記“A”的位置,顯示斷口的形貌特征為“冰糖”狀,可以看見3個晶粒的交匯點,晶粒間還存在二次裂紋。沒有觀察到?