蔡司扫描电镜分析20CrMnTiH2行星轮齿夹渣失效断裂
蔡司扫描电镜分析20crmntih2行星轮齿夹渣失效断裂
蔡司扫描电镜分析20crmntih2行星轮齿夹渣失效断裂
载机驱动桥减速器行星轮在使用中发生断齿失效， 20crmntih2失效断口试样取自一个行星轮齿轮，行星轮钢种为20crmntih2,经920℃渗碳860℃淬火处理。使用蔡司evo 18扫描电镜和牛津 x-max 20x射线能谱仪对断口进行观察与分析，结果如下：
概况
20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面 。
图1 20crmntih2行星轮齿失效断口形貌
微观特征：
图2 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌
图3 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌
图4 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌
图5 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣放大像
元素
重量
原子
百分比
百分比
o k
20.56
46.25
si k
0.90
1.15
p k
0.65
0.76
s k
2.03
2.28
k k
0.98
0.90
ca k
1.37
1.23
cr k
1.05
0.73
mn k
1.37
0.89
fe k
71.10
45.81
总量
100.00
图6 行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果
元素
重量
原子
百分比
百分比
o k
76.54
87.77
mg k
1.15
0.87
al k
1.09
0.74
si k
3.33
2.18
p k
1.47
0.87
s k
5.30
3.03
k k
2.26
1.06
ca k
3.90
1.79
cr k
2.07
0.73
mn k
2.88
0.96
总量
100.00
图7 行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果.
元素
重量
原子
百分比
百分比
o k
80.04
90.33
mg k
1.19
0.89
si k
1.64
1.05
s k
5.48
3.08
cl k
0.84
0.43
k k
2.27
1.05
ca k
2.63
1.18
cr k
2.58
0.90
mn k
3.33
1.09
总量
100.00
图8 行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果.
图9 行星轮齿失效断口中的深坑形貌
图10 行星轮齿失效断口深坑中脆裂形貌
分析判断
20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面，在右侧裂纹源处存在密集分布的夹渣颗粒，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果表明，夹渣的主要成分是结晶器保护渣的成分，k2o、sio2、cao及耐火材料剥蚀下来的mgo、al2o3等。
在连铸时，由于钢流流速不均而发生湍流，结晶器保护渣和耐火材料剥蚀产物融合在一起的夹渣并卷入连铸坯中，在轧制后滞留在棒材中，制成齿轮后仍然滞留在齿轮齿的局部区域，成为潜在的裂纹源和薄弱区域，受力时在密集分布的夹渣处产生裂纹，裂纹扩展后使整个齿发生断裂。
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概况
20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面 。
图1 20crmntih2行星轮齿失效断口形貌
微观特征：
图2 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌
图3 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌
图4 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌
图5 20crmntih2行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣放大像
元素
重量
原子
百分比
百分比
o k
20.56
46.25
si k
0.90
1.15
p k
0.65
0.76
s k
2.03
2.28
k k
0.98
0.90
ca k
1.37
1.23
cr k
1.05
0.73
mn k
1.37
0.89
fe k
71.10
45.81
总量
100.00
图6 行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果
元素
重量
原子
百分比
百分比
o k
76.54
87.77
mg k
1.15
0.87
al k
1.09
0.74
si k
3.33
2.18
p k
1.47
0.87
s k
5.30
3.03
k k
2.26
1.06
ca k
3.90
1.79
cr k
2.07
0.73
mn k
2.88
0.96
总量
100.00
图7 行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果.
元素
重量
原子
百分比
百分比
o k
80.04
90.33
mg k
1.19
0.89
si k
1.64
1.05
s k
5.48
3.08
cl k
0.84
0.43
k k
2.27
1.05
ca k
2.63
1.18
cr k
2.58
0.90
mn k
3.33
1.09
总量
100.00
图8 行星轮齿失效断口裂纹源密集分布的夹渣形貌，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果.
图9 行星轮齿失效断口中的深坑形貌
图10 行星轮齿失效断口深坑中脆裂形貌
分析判断
20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面，在右侧裂纹源处存在密集分布的夹渣颗粒，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果表明，夹渣的主要成分是结晶器保护渣的成分，k2o、sio2、cao及耐火材料剥蚀下来的mgo、al2o3等。
在连铸时，由于钢流流速不均而发生湍流，结晶器保护渣和耐火材料剥蚀产物融合在一起的夹渣并卷入连铸坯中，在轧制后滞留在棒材中，制成齿轮后仍然滞留在齿轮齿的局部区域，成为潜在的裂纹源和薄弱区域，受力时在密集分布的夹渣处产生裂纹，裂纹扩展后使整个齿发生断裂。
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