概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因，

1、化学成份分析

从成份上看，大有材料为38 Cr Mo Al，小的材料为20 Cr MnMo

2、宏观形貌

大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示）

3、金相组织分析

（1）大的金相组织

100X

40X

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200X

齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm，渗层组织不均匀，渗层硬度801HV1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。

200X

断裂处的显微组织形貌

200X

中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。

(2)小的金相组织

200X

word/media/image2.gif 40X

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齿轮渗碳层厚1.5 mm，有效硬化层厚0.8 mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。

200X

表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，往里为马氏体组织。500X

中心组织：低碳板条马氏体组织。

4、原因分析

（1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。

（2）从金相组织上分析

大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。

小的渗碳淬火后心部组织为粗大（？）的板条马氏体组织，综合性能比较好，（为热处理过程中温度失控？），渗碳后表面的碳含量很高，在淬火过程中由于应力过大（是有可能）产生裂纹或微裂纹。出现在粗针马氏体针叶上，与马氏体的惯析面成一定的角度，且相互平行。这种淬火后出现的小裂纹在没有及时回火的情况下，就没法弥补，使疲劳强度和使用寿命降低。表面的这些微小的细裂纹的缺陷的存在致使齿轮在使用的过程中受到拉应力的作用而导致断裂。

5、结论

大：预处理组织不合格导致后序的氮化处理过程中组织应力的作用而产生的裂纹是崩齿的主要原因。

小：表面渗碳零件淬火过程中产生的裂纹是崩齿的主要原因。

摘要：齿轮轴在使用过程中发生断齿现象，给生产造成了严重的损失。为了弄清楚断齿产生的原因，进行了一系列的物理化学试验。通过金相组织的分析，得知产生断裂的原因是预处理组织不合格。