机械部件失效分析案例

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机械部件失效分析案例
作者：上海市机械制造工艺研究所有限公司
内容简介：一、港机用齿轮，材质系20CrMnMo。经锻造及渗碳淬火工艺过程。在最终磨齿工序中发现齿面开裂现象，通过宏观检测、金相分析、硬度测试、X射线能谱分析得出：
1、由金相分析及硬度测定结果表明，齿面开裂处表面经不正常过热磨削，致使齿表面二次淬火形成白色变质层，并造成表面开 裂。
2. 由金相分析中看到较厚的氧化物，会影响砂轮正常工作，是造成不正常过热磨削的重要因素之一。
3. 渗碳层中的网状碳化物，在磨削加工中极易造成开裂，在运行中造成早期失效，必须严格控制。
          二、港机用高速齿轴（伞齿轴），总长约290mm，轴段外径约φ75mm。材质系20CrMnMo，渗碳（连续渗碳炉）后直接淬、回火处理。经表面磁粉探伤（正常），最终外圆精磨。在装配过程中发现轴段有纵向裂纹。通过宏观分析、扫描电镜分析、X射线能谱分析、金相分析得出：
1、由断面的宏观及微观分析推断，断面上的“白斑”区为“白点”。该区域集中有较多夹杂物（硫化物、炉渣等），极易造成氢在此聚集，最终形成氢气，产生极大应力，形成裂源。
2、由金相分析可看到，来样渗层组织粗大，在淬火过程中温度偏高，必然产生很大组织应力；并且粗晶组织使材料力学性能下降。淬火后残留的切向应力，以及组织粗大造成材料脆化，使得白点形成的裂源不断由内向外纵向扩展，形成延迟性纵向开裂。