楊曉紅，張建

（泰爾重工股份有限公司）

　　精軋機(jī)接軸是板帶熱連軋精軋機(jī)組的關(guān)鍵傳動(dòng)部件，其性能與質(zhì)量與板帶產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著直接的關(guān)系，其技術(shù)要求越來(lái)越高，而輥端軸套作為精軋機(jī)接軸與軋輥連接的關(guān)鍵受力件，其重要性不言而喻。

　　1.技術(shù)要求
　　從圖1整套精軋機(jī)接軸中的裝配圖可以看出，輥端軸套右端內(nèi)齒與外齒軸套的外齒配合，另一端扁孔與軋輥配合，傳遞單向扭矩，軋鋼過(guò)程中，輥端軸套承受的沖擊力大。我公司為某鋼廠制作的1700mm精軋F(tuán)1接軸上線使用8個(gè)月后，輥端軸套內(nèi)齒部位斷裂成四部分。此輥端軸套采用低碳合金鋼17Cr2Ni2Mo制造，整體滲碳處理，滲碳層深度2～2.5mm，齒部模數(shù)12，進(jìn)行單齒感應(yīng)淬火后磨齒，磨量0.5mm，齒表面硬度要求58～62HRC。輥端軸套的主要制造工序?yàn)椋簾徨?rarr;正火+回火→粗加工→穩(wěn)定性回火→機(jī)加工（插齒）→滲碳→齒部單齒感應(yīng)淬火→磨齒（其余部位車(chē)、插加工）。

　　精軋機(jī)接軸左端的輥端軸套齒部與外齒軸套配合傳遞扭矩，扁孔部位與軋輥配合（見(jiàn)圖1）。

　　2.斷裂情況及取樣位置
　　圖2為整個(gè)輥端軸套齒部斷裂后形態(tài)，宏觀肉眼觀察來(lái)看，裂紋從內(nèi)孔齒部產(chǎn)生逐漸擴(kuò)展，在不斷的扭轉(zhuǎn)力下撕裂斷成4部分其中兩塊已直接掉下來(lái)。對(duì)斷裂部位任意割取一個(gè)齒形試塊，對(duì)基體的低倍組織、滲碳層的硬度及深度、金相組織特征以及非硬化部位的力學(xué)性能、材料化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)分析。

　　3.分析過(guò)程

　　（1）非硬化層低倍組織檢測(cè)

　　對(duì)切割的齒截面在100倍下按照GB/T10561—2005鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，視場(chǎng)中的非金屬夾雜物Z大尺寸已達(dá)到五級(jí)左右（見(jiàn)圖3）。

　　（2）齒部硬度檢測(cè)采用4%硝酸酒精腐蝕斷裂齒的截面，進(jìn)行宏觀觀察及硬度檢測(cè)，整個(gè)齒的齒頂及齒側(cè)淬硬層分布如圖4所示，齒頂及齒側(cè)上部有淬硬層，齒側(cè)下半部分及接近齒根的位置無(wú)淬硬層。

　　按照硬度梯度法對(duì)淬硬層部位進(jìn)行硬度梯度檢測(cè)，從表面間隔0.5mm，在臺(tái)式顯微硬度計(jì)進(jìn)行硬度檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

表1

　　從表1可以看出，齒面經(jīng)過(guò)滲碳并表面淬火后，淬硬部位的表面硬度及淬硬層深度在2.0mm左右，符合圖樣的要求，但齒側(cè)下部及齒根無(wú)淬硬層。
　　（3）滲碳層及心部組織特征檢測(cè)
　　通過(guò)金相組織觀察，淬硬層部位為淬火馬氏體，且組織均勻，馬氏體級(jí)別在2級(jí)左右，未見(jiàn)明顯的殘留奧氏體，符合滲碳淬火組織。心部組織為珠光體，且鐵素體較多（見(jiàn)圖5）。

　　（4）化學(xué)成分檢測(cè)

　　使用斯派克移動(dòng)式直讀火花光譜儀測(cè)得材料的化學(xué)成分如表2所示。

表2　17Cr2Ni2Mo軸套化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

　　可見(jiàn)，材料的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T17017—1997的17Cr2Ni2Mo鋼的要求。

　　（5）基體力學(xué)性能檢測(cè)

　　力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)宏觀斷口觀察、低倍分析、硬度檢測(cè)、金相組織觀察、化學(xué)成分分析等手段對(duì)輥端軸套斷裂原因進(jìn)行查找分析。分析結(jié)果表明：輥端軸套的滲碳后單齒淬火，齒面的淬火硬化層不均勻，從齒頂至齒面中部逐漸減薄，齒面中部至齒根部沒(méi)有淬硬層。且從斷齒的部分可以看到齒根根部有明顯的擠壓痕跡，主要源于齒根部無(wú)硬化層。材料符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。從低倍檢測(cè)看出材料本身存在夾雜物，且級(jí)別較高，說(shuō)明材質(zhì)純凈度不符合要求。
　　內(nèi)齒根部無(wú)淬硬層，致使與之配合的外齒在長(zhǎng)時(shí)間的嚙合傳動(dòng)過(guò)程中對(duì)其根部產(chǎn)生不斷擠壓，并且鍛件內(nèi)部大塊的夾雜物以及基體強(qiáng)度低。內(nèi)齒齒根較低的硬度與硬度較高的外齒齒頂在嚙合傳動(dòng)過(guò)程中不斷的擠壓摩擦是產(chǎn)生裂紋并不斷擴(kuò)展的主要破壞因素。
　　綜合上述分析，基體強(qiáng)度低、非金屬夾雜嚴(yán)重、齒測(cè)下部及根部無(wú)硬度層，是工件早期斷裂的主要原因。

來(lái)源：《金屬加工（熱加工）》雜志