邹君文
（浙江省电力锅炉压力容器检验所有限公司）

　　检修人员在现场巡检过程中发现3^#斗轮机回转机构西侧驱动小齿轮有一块脱落，当时3^#斗轮机加仓取料刚刚结束。仔细检查后发现3^#斗轮机驱动小齿轮沿一齿的两侧根部向轴心方向发生整体断裂，如图1所示。

图1 断齿宏观照

　　断裂齿轮模数Mn=24，齿数z=17，材质为42CrMo+QT锻件，齿面中频淬火，硬度（57±6）HRC。对该断裂齿轮进行理化检验以找出具体原因。

　　1.宏观检查
　　图2是断裂齿轮断面的宏观照，断裂的位置均处于外齿与内齿的根部；断口宏观没有明显的塑性变形，未见疲劳纹，呈脆性断裂；图中断口宏观外壁处具有明显的放射状条纹，其收敛处指向外壁，说明断裂是有外齿的根部向内扩展的。

图2 断口宏观照

　　2.成分分析
　　使用SPECTROTESTCCD移动式金属分析仪对断裂齿轮进行直读光谱化学成分测试，结果见附表。

连杆接头化学成分（质量分数）（%）

　　根据GB/T3077-1999《合金结构钢》标准中42CrMo优质钢的化学成分要求。

　　3.金相与力学分析
　　图3是该齿轮金相组织的照片，金相组织为铁素体+珠光体+回火马氏体。42CrMo在调质工艺下的正常金相组织应该为回火马氏体或者回火索氏体，而该齿轮的金相组织未到达调质工艺下正常金相组织的要求。

图3 金相照片

　　取样进行力学性能试验，该齿轮材料的抗拉强度Rm为880MPa，断后伸长率13%。

　　4.电镜分析
　　图4是在SEM下观测到的断口形貌，微观断口较平整，断口宏观没有明显的塑性变形，未见疲劳纹，整个断口微观形貌呈准解理断口特征，为脆性断裂。

图4 断口形貌

　　5.分析与讨论
　　斗轮机回转齿轮由于热处理不当，加热温度偏低，原始珠光体已转变为奥氏体，而铁素体则未完全溶解，有少量铁素体残留在晶界处，淬火冷却时，又因冷却较缓，一直沿着未溶解铁素体晶界析出细片状珠光体。一部分过冷奥氏体在马氏体形成温度时转变为淬火马氏体组织，形成了该齿轮铁素体+珠光体+回火马氏体的金相组织，这种组织属于不完全淬火组织。参照GB/T3077-1999《合金结构钢》标准，42CrMo在正常调质处理后其抗拉强度可达到1080MPa，而该断裂的齿轮因调质工艺不到位导致淬火对工件的硬化作用达不到充分的发挥，其抗拉强度仅有880MPa。在齿轮的运行中因强度不够导致齿轮整体呈脆性断裂。

来源：《金属加工：热加工》2016年第19期