42CrMoA鋼制內齒圈開裂失效分析

王 榮

(上海材料研究所， 上海 200437)

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42CrMoA鋼制內齒圈開裂失效分析

王 榮

(上海材料研究所， 上海 200437)

摘要：42CrMoA鋼制內齒圈在加工結束后產生了裂紋，采用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡和顯微硬度計等對裂紋產生的原因進行了分析。結果表明：裂紋的形成是因感應淬火工藝不當造成的，同時鋼中還產生了較大的熱處理殘余內應力，鋼中的氫和環境氫會向應力集中嚴重的淬火裂紋尖端富集，形成局部氫濃度升高，使初始淬火裂紋在殘余應力作用下又以氫致延遲性裂紋繼續擴展；通過采用正確的熱處理工藝，在淬火后及時進行回火以改善淬硬層組織可預防開裂。

關鍵詞：淬火裂紋；42CrMoA鋼；內齒圈；氫致延遲開裂

0引言

某設備上的內齒圈外形尺寸為φ1 695 mm(外圓)×495 mm(齒輪厚度)，內圓尺寸為φ1 150 mm。內齒圈生產以自由鍛件供貨，材料為42CrMoA鋼，其加工工序為：模鑄鋼錠→環鍛→粗車→粗銑齒→調質→半粗車→精銑齒→倒角→探傷→感應淬火→噴丸→探傷→精車→鏜孔→磨齒。感應淬火從下端面進口端沿齒槽連續掃描至上端面出口端，邊加熱邊噴淬火液冷卻；淬火后的回火溫度為220 ℃，回火結束到磨削加工工序間隔為1～5 d；技術要求為淬火后齒面的有效硬化層深度不小于3.9 mm(513 HV)，齒根的不小于2.5 mm(513 HV)；齒面、齒根硬度均為50～56 HRC。該內齒圈在磨齒工序后進行磁粉探傷時發現了裂紋，裂紋出現在內齒圈硬度較高的齒表面。為了查明該內齒圈齒表面的開裂原因，作者對其進行了開裂失效分析。

1理化檢驗及結果

1.1　低倍形貌

由圖1可知，裂紋多出現在靠齒圈端面的齒表面，以出口位置居多；……