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四档从动齿轮断裂失效分析
董延春
(哈尔滨电机广有限青任公司哈尔滨大电机研究所，黑龙江哈尔滨150040）
摘要：针对四档从动轮断聚失效进行了分析探讨，关键词：宏观断口：微观检验：金相组织；硬度
汽车变速器齿轮经常在高转速、高负荷、转速和负荷不断交变的情况下工作。某公司研制的汽车变速器四档从动齿轮在汽车行驶了5236km后，四档从动齿轮的其中一个齿的尖端发生断裂失效，为了找出齿轮尖端发生断裂的原因，对该齿轮进行了断裂失效分析。齿轮材料是一种低碳含Cr、Mo的调质钢，表面经过硬化处理。通过对失效齿轮的断口、金相组织、硬度等检测，分析导致齿轮断裂的主要原因，
1宏观断口分析
失效四档从动齿轮的实物照片见图1a).图1b)为四档从动齿轮断裂部位切割试样：图1e)为齿轮断裂部位的宏观断口形貌，宏观断
口表面为暗灰色脆性断口。
2微观检验
断口经超声波清洗后，在SEM下进行观察：从图2a)中看到，断裂起始于齿轮尖端，该处为硬化层区，断口边缘可见沿晶微裂纹，裂纹源区为沿晶脆性断裂；在断口边缘发现有夹杂物存在（见图3、图4），导致材料基体的不完整性，为裂纹的萌生、延伸、扩展创造了条件。
3金相组织分析
新额处
断教处
a)整体齿轮实物
c)宏观断口
b)带断口试样
图1齿轮断裂失效
a)
图2断齿尖端微观照片
b)
图3断口位置近表面夹杂物
图4断口夹杂物
a)基体组织500x
b)淬硬层组织500x
图5齿轮金相检验照片
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四档从动齿轮各区域的显微组织见图5，齿轮基体为回火马氏体，率硬层组织为马氏体组织。
4显微硬度分析
使用HVS50数显维氏硬度计对齿轮表面进行硬度试验，齿轮表面硬度HV：833满足技术条件中对于齿轮表面HV硬度值应≥650 的要求。
5分析结果
a.综合以上分析结果，四档从动齿轮材料的硬度符合技术要求。金相组织未见异常，微观SEM检验在四档从动齿轮的齿尖率硬层发现夹杂缺陷和大量的沿晶微裂纹
b.四档从动齿轮在高转速、高负荷、转速和负荷不断交变的情况下工作，齿面受到较大的冲击力，而且四档从动齿轮齿尖率硬层存在夹杂缺陷，该区域由于金属基体不完整，且该处为截面最小受应力最大的位置，当应力值超过材料强度指标时，出现裂纹的萌生和扩展，最后导致齿轮尖端断裂。