汽車差速器齒圈斷齒失效分析

張 翔 游文明 孔紀蘭

（揚州市職業大學，揚州 225012）

汽車差速器齒圈斷齒失效分析

張 翔 游文明 孔紀蘭

（揚州市職業大學，揚州 225012）

通過宏觀和微區形貌檢查、化學成分、金相組織檢驗和顯微硬度測試等，對某汽車差速器齒圈斷齒原因進行分析。結果表明，該齒圈存在機加工劃痕，熱處理后齒圈心部強度偏低。相對于承載能力而言，工作應力較大是導致齒圈發生快速脆性斷裂的原因，并給出了必要的預防建議。

20CrMnTiH 齒圈 斷裂 失效分析

引言

某品牌汽車在行駛200公里后，手動變速箱出現異響。對其拆解后發現，差速器齒圈的齒面掉塊，見圖1的斷齒1和斷齒2。此汽車在市區內正常行駛，僅跑過1次高速公路。

圖1 差速器齒圈斷裂位置

該差速器齒圈材料為20CrMnTiH。差速器齒圈的制造工藝如下：棒材下料——中頻加熱——鐓粗——鍛造成型——沖孔（或鉆孔）——切邊——等溫正火——機加工——熱處理（滲碳淬火、低溫回火）——-熱后磨齒、磨端面——裝配變速器。該齒圈設計的滲碳硬化層厚度為0.6～0.9mm，磨削后有效硬化層深0.4mm以上，齒面硬度62～65HRC，心部硬度33～48HRC。

因僅收到斷齒1，故以下僅對斷齒1進行檢測和分析。對發生掉塊的齒圈斷齒采用線切割取樣，檢查斷齒表面的宏觀和微區形貌，進行化學成分、硬度測試和金相組織檢驗，分析斷齒失效的機理原因。

1 檢驗內容和結果

1.1 斷口形貌觀察

1.1.1 宏觀檢查

從圖2可以看出，斷口呈閃晶狀金屬光澤，為宏觀脆性斷口。斷口形狀規則，具有一定的方向性，邊緣整齊。與二個斷齒相鄰的嚙合面均有大面積的點狀剝落特征，斷齒剝落后的斷口較光滑平整，且能觀察到放射狀條紋。……