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目前，大齒輪已經(jīng)成為許多機械產(chǎn)品不可缺少的組成部分，廣泛應(yīng)用于各種傳動機構(gòu)中。它通過輪齒嚙合在空間的兩軸之間傳遞運動和動力，同時還承受較大的沖擊載荷、交變彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。在大齒輪的制造階段，特別是熱處理后的加工過程中，齒頂和齒根經(jīng)常出現(xiàn)裂紋。

本文以采煤機大齒輪為研究對象，齒輪材料為18Cr2Ni4WA。滲碳齒輪鋼具有良好的淬透性和沖擊韌性，滲碳淬火后具有高的接觸疲勞強度、硬度和耐磨性。在儲存過程中，發(fā)現(xiàn)幾個大型雙軸齒輪的齒頂有裂紋。除了裂紋的數(shù)量之外，裂紋的形狀和位置是相似的。

1.理化分析

（1）宏觀分析

大齒輪的裂紋部分位于齒的頂部（即從齒頂?shù)焦?jié)圓）。裂紋深4~7mm，裂紋基本垂直于軸線。相鄰幾個齒的裂紋方向基本一致，可以連成一條線，屬于橫向裂紋。

（2）化學(xué)成分分析

在齒根下部取樣，酸浸樣品上沒有明顯的疏松或偏析。

（3）裂紋形貌分析

裂縫的線條看起來很柔軟，末端又圓又禿。帶狀夾雜物是由齒輪復(fù)雜的鍛造成形引起的，這兩個步驟是分開形成的。齒輪臺階成形時，中間材料橫向延伸，齒輪外圓方向沒有足夠的鍛造比，導(dǎo)致非金屬夾雜物伸長。

（4）金相組織

用NEOPHOT-21光學(xué)顯微鏡觀察了未裂牙、中間牙和裂牙的金相組織。大齒輪合理硬化層為0.998mm，表面硬度為58.9~61.0HRC，芯部硬度為40.5~42.5HRC，根據(jù)真實齒輪滲碳金相和合理硬化層的檢驗數(shù)據(jù)，金相組織及相應(yīng)的顯微組織級別無異常，滿足大型齒輪熱處理的技術(shù)要求。

2.結(jié)論及建議

大齒輪原材料中夾雜物的等級過高，大尺寸、致密的非金屬夾雜物破壞了金屬的連續(xù)性，造成局部應(yīng)力集中，產(chǎn)生細小裂紋。齒輪淬火后殘余應(yīng)力進一步增加。由于回火，裂紋不穿透表面，而是在齒輪后續(xù)磨削應(yīng)力的作用下發(fā)生應(yīng)力疊加。在隨后的放置過程中，應(yīng)力釋放導(dǎo)致裂紋穿透牙齒表面。結(jié)合裂紋形狀、裂紋走向和裂紋分布，裂紋是由原材料中的夾雜物引起的，大齒輪因鍛造工藝不理想而開裂。