论文20CrMnTiH钢差速器齿圈局部断齿原因分析是适合差速器论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关差速器开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
摘 要：对断裂的20CrMnTiH差速器齿圈的材料、断口进行了分析检测.结果显示,化学成分符合标准要求,金相分析、硬度检验显示热处理过程正常.通过对裂纹渗碳层情况综合分析和对锻造过程进行排查,认为该裂纹为锻造过程导致,其原因与原材料表面缺陷有关.
关键词：锻造折叠；渗碳层；断口；表面缺陷
中图分类号： TG115.2 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）13-171-2
0 引言
差速器齿圈是汽车重要的传动部件,需承载较大的交变应力,要求具有较高的强度和韧性.某汽车差速器齿圈装车行驶3000km后两个齿发生断裂,见图1所示.该差速器齿圈选用20CrMnTiH,具体工艺流程为：原材料入厂—锻造—正火—机加工—热处理—清洗.本文通过断裂齿进行化学成分、显微组织、宏微观断口分析,找到造成该差速器齿圈断齿的主要原因,并提出相应改进措施.
1 试验材料与方法
首先对断口进行宏观和微观形貌分析,判断断裂起源部位和断裂的性质.然后在断裂部位取样,为了通过扫描电镜进行断口容貌及微观形貌分析,将齿轮截为3断.将试样1低温切割为沿着差圈钢材的轧制方向,在断裂部位进行切割,为纵向试样1a和试样1b,主要检测其非金属夹杂物,带状组织和流线等材料组织缺陷.
2 试验结果与分析
2.1 化学成分分析
在齿轮试样3的本体上进行了取样,对其化学成分进行了检测,结果见表1,检测结果符合GB/T5216-2014《保证淬透性结构钢 》要求.
2.2 硬度检验
试样1a齿面硬度检测其HV为831.11正常；试样1b的断裂最深处进行了两次取样,分别为HV145.81和HV139.449,说明该组织硬度非常低,疑似夹杂物或其它不明组织；
对试样2的a处进行硬度检测,在疑似夹杂物或其它不明组织处,检测硬度为HB142.56,然后在试样2的心部组织处任意位置取样,测得其硬度为HV326.50,在疑似夹杂物或其它不明组织的混合处取样,测得其硬度为HV226.289.
2.3 金相检验
对试样1a的平直裂纹和拐角裂纹处,均检测到渗碳层.
对试样1a的断裂面进行高倍观察,发现渗层组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物,过渡层组织为粗针状马氏体、碳化物加残余奥氏体,且裂纹处无脱碳现象.对试样1a的断裂最深处进行高倍观察,发现存在大量白色的不明组织.
对试样2的b处进行观察,发现存在大量白色的不明组织,对其高倍观察可能为铁素体或残余奥氏体,呈明显晶界,该试样其它部位的板条状马氏体组织与其相连,在部分区域甚至出现以上两种组织的混合.
3 讨论
3.1 断口分析
使用MODEL D-4800的场发射扫描电子显微镜对试样1进行宏观形貌观察,发现其中心断裂面为准解理面,有河流状或舌状花纹；外断裂面表现为沿晶断裂,存在少量球状物和断裂韧窝.
对试样2进行宏观形貌观察,发现其裂纹贯穿视场,裂纹处存在明显得颜色差异；在裂纹的红圈处放大,偏向于脆性断裂,断裂较为平直.试样2的另外一处裂纹,表现为部分拉伸韧窝,更偏向于韧性断裂.
对试样3进行宏观形貌观察,发现其裂纹是挤压形成的,未形成大范围的扩展裂纹,其断裂面表现为受挤压后重新组合在一起.
以上分析指向试样1中心断裂面可能是断裂源,其外断裂面是伴随断裂,表现为沿晶断裂；试样2的主裂纹偏向于脆性断裂,侧面另外一条裂纹偏向于韧性断裂；试样3未形成大范围的扩展裂纹,其断裂面表现为受力挤压后重新组合.
3.2 金相检测分析
本文中发生裂纹的齿轮试样1a,发现其平直裂纹和拐角裂纹处,均检测到渗碳层,推测其裂纹可能发生在热处理之前.毛坯在机加工之后,将夹杂在锻件中的夹杂物或不明组织显现出来,经过渗碳淬火后,夹杂物或不明组织形成小的孔洞或裂纹,因此,表现为渗碳淬火后其裂纹出现渗碳层.
4 结论与建议
①该差速器齿圈断齿缺陷产生于锻造过程,原因为锻造时坯料表面存在划伤,锻造后嵌入表面形成缺陷.
经过机加工后,表面缺陷暴露萌生疲劳裂纹源,在渗碳淬火后的热应力及组织应力作用下裂纹扩展.当齿轮收到啮合的交变应力作用下,缺陷部分齿面发生断裂失效.
②加强棒材轧制控制和表面探伤精整来提高表面质量,锻造厂在原材料入厂时加强外观质量检验,对圆钢头部增加切除量,建议切除长度在直径的一倍以上.
参 考 文 献
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总结:本论文为免费优秀的关于差速器论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
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