斗輪機回轉(zhuǎn)齒輪斷裂原因分析
2018-10-02 鄒君文
（浙江省電力鍋爐壓力容器檢驗所有限公司）
檢修人員在現(xiàn)場巡檢過程中發(fā)現(xiàn)3#斗輪機回轉(zhuǎn)機構(gòu)西側(cè)驅(qū)動小齒輪有一塊脫落，當時3#斗輪機加倉取料剛剛結(jié)束。仔細檢查后發(fā)現(xiàn)3#斗輪機驅(qū)動小齒輪沿一齒的兩側(cè)根部向軸心方向發(fā)生整體斷裂，如圖1所示。
圖1 斷齒宏觀照
斷裂齒輪模數(shù)Mn=24，齒數(shù)z=17，材質(zhì)為42CrMo+QT鍛件，齒面中頻淬火，硬度（57±6）HRC。對該斷裂齒輪進行理化檢驗以找出具體原因。
1.宏觀檢查
圖2是斷裂齒輪斷面的宏觀照，斷裂的位置均處于外齒與內(nèi)齒的根部；斷口宏觀沒有明顯的塑性變形，未見疲勞紋，呈脆性斷裂；圖中斷口宏觀外壁處具有明顯的放射狀條紋，其收斂處指向外壁，說明斷裂是有外齒的根部向內(nèi)擴展的。
圖2 斷口宏觀照
2.成分分析
使用SPECTROTESTCCD移動式金屬分析儀對斷裂齒輪進行直讀光譜化學成分測試，結(jié)果見附表。
連桿接頭化學成分（質(zhì)量分數(shù)）（%）
根據(jù)GB/T3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》標準中42CrMo優(yōu)質(zhì)鋼的化學成分要求。
3.金相與力學分析
圖3是該齒輪金相組織的照片，金相組織為鐵素體+珠光體+回火馬氏體。42CrMo在調(diào)質(zhì)工藝下的正常金相組織應(yīng)該為回火馬氏體或者回火索氏體，而該齒輪的金相組織未到達調(diào)質(zhì)工藝下正常金相組織的要求。
圖3 金相照片
取樣進行力學性能試驗，該齒輪材料的抗拉強度Rm為880MPa，斷后伸長率13%。
4.電鏡分析
圖4是在SEM下觀測到的斷口形貌，微觀斷口較平整，斷口宏觀沒有明顯的塑性變形，未見疲勞紋，整個斷口微觀形貌呈準解理斷口特征，為脆性斷裂。
圖4 斷口形貌
5.分析與討論
斗輪機回轉(zhuǎn)齒輪由于熱處理不當，加熱溫度偏低，原始珠光體已轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而鐵素體則未溶解，有少量鐵素體殘留在晶界處，淬火冷卻時，又因冷卻較緩，一直沿著未溶解鐵素體晶界析出細片狀珠光體。一部分過冷奧氏體在馬氏體形成溫度時轉(zhuǎn)變?yōu)榇慊瘃R氏體組織，形成了該齒輪鐵素體+珠光體+回火馬氏體的金相組織，這種組織屬于不淬火組織。參照GB/T3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》標準，42CrMo在正常調(diào)質(zhì)處理后其抗拉強度可達到1080MPa，而該斷裂的齒輪因調(diào)質(zhì)工藝不到位導(dǎo)致淬火對工件的硬化作用達不到充分的發(fā)揮，其抗拉強度僅有880MPa。在齒輪的運行中因強度不夠?qū)е慢X輪整體呈脆性斷裂。
來源：《金屬加工：熱加工》2016年第19期
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