柴油机齿轮轴断裂失效分析.pdf

第 29 卷 　第 2 期 大 连 海 事 大 学 学 报 Vol. 29 ,No. 2 2003 年 5 月 Journal of Dalian Maritime University May , 2003 文章编号 (2003) 柴油机齿轮轴断裂失效分析 于志伟 ,许晓磊 ,史雅琴 (大连海事大学 船机修造及金属工艺研究所 ,辽宁 大连 　116026) 摘要 :利用扫描电镜观察了齿轮轴的断口形貌及金相组织 ,并结合齿轮轴运行过程中的受力情况分析了齿 轮轴断裂失效原因. 结果表明 :基体存在严重的带状组织及冶金夹杂 MnS 导致其横向力学性能低是引起齿轮 轴断裂的主要原因. 关键词 :齿轮轴 ;断裂失效 ;带状组织 TG162. 73 　　　　　　　　　　　　 A 中图分类号: 文献标识码 : 0 　引　言 齿轮轴是汽车柴油机的重要零件之一[1 ,2 ] , 为提高齿轮轴表面的耐磨性 ,根据技术要求 ,齿轮 轴材质为 45 # 钢 ,齿轮轴的柱面及台面要进行表 面感应淬火 ,表面 HRC 硬度为 48 ～54. 该齿轮轴 在试车过程中发生断裂. 1 　检测分析结果 1. 1 　宏观断口 ( ) 从失效齿轮轴的宏观照片 图 1 可见 , 断裂 发生在上固定板与中间支承台肩的过渡部位. 裂 图 1 　断裂齿轮轴的宏观形貌 纹从过渡圆角根部萌生 , 并沿约 45°角向侧下方 了沿晶分布的铁素体组织 ,剖面 2 出现了纵向带 向扩展. 观察还发现在轮轴的上弧面磨光区域较 ( ) 状组织[ 图2 a ] ,经放大此带状组织由较密的铁 大 ,且局部有点蚀痕迹 ;而轮轴的下弧面磨光区域 素体组成 ,其中一些带状组织中还镶嵌了较细条 较小 ,在上下弧面之间的两侧出现些锈斑. 根据以 状的物质[ 图2 (b) ]. 经微区成分测定此条状物质 上观察结果可知 ,齿轮轴内孔与齿轮轴存有不均 的主要成分为 S 、Mn 等 ,其原子比与 MnS 相近 , 匀接触 ,其中轮轴上弧面的接触应力较大. 因此从形态、成分上确定此夹杂物为 MnS , 夹杂 1. 2 　金相组织 物的化学成分测定结果见表 1. 对失效齿轮轴进行两个方位剖面的组织观 察 ,如图 1 中的剖面 1 及剖面 2 ,靠近轮轴外圆表 层为较细的马氏体组织. 在剖面 1 靠近基体出现 收稿日期 ( ) 作者简介 :于志伟 1959 ,男 ,辽宁大连人 ,教授 第 2 期 　　　　　　　　　于志伟 ,等 :柴油机齿轮轴断裂失效分析 　　　　　　　　　　 73 ( ) ( ) a 低倍形貌 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 b 高倍形貌 图2 　带状组织形貌 表 1 　齿轮轴剖面夹杂