题目

一从动齿轮，用20CrMnTi钢制造，使用一段时间后严重磨损，齿已磨光，见图3.6.2。从齿轮A、B、C三点取样进行化学、金相和硬度分析，结果如下： A点碳含量1.0%组织 S+6 碳化物硬度30HR C-|||-B点碳含量0.8%组织S硬度26HRC-|||-C点碳含量0.2%组织 F+S 硬度86HRB A点：碳含量1.0%，组织：S+碳化物，硬度30HRC； B点：碳含量0.8%，组织：S，硬度26HRC； C点：碳含量0.2%，组织：F+S，硬度86HRB； 据查，齿轮的制造工艺是：锻造→正火→机加工→渗碳→预冷淬火→低温回火→磨加工，并且与该齿轮同批加工的其他齿轮没有这种情况。试分析该齿轮失效的原因。A点碳含量1.0%组织 S+6 碳化物硬度30HR C-|||-B点碳含量0.8%组织S硬度26HRC-|||-C点碳含量0.2%组织 F+S 硬度86HRB

一从动齿轮，用20CrMnTi钢制造，使用一段时间后严重磨损，齿已磨光，见图3.6.2。从齿轮A、B、C三点取样进行化学、金相和硬度分析，结果如下：
A点：碳含量1.0%，组织：S+碳化物，硬度30HRC；
B点：碳含量0.8%，组织：S，硬度26HRC；
C点：碳含量0.2%，组织：F+S，硬度86HRB；
据查，齿轮的制造工艺是：锻造→正火→机加工→渗碳→预冷淬火→低温回火→磨加工，并且与该齿轮同批加工的其他齿轮没有这种情况。试分析该齿轮失效的原因。

题目解答

答案

从A、B、C点的成分、组织、硬度来看，齿轮磨损的主要原因是硬度不够，渗碳层的化学成分是合理的，但组织不是淬火后的组织，说明该零件渗碳后没有进行淬火处理。

解析

考查要点：本题主要考查渗碳钢的热处理工艺与失效分析，需结合化学成分、金相组织、硬度数据，分析齿轮磨损原因。

解题核心思路：

  1. 渗碳钢性能要求：渗碳层需通过淬火形成高硬度马氏体组织，基体通过调质处理获得强韧性。
  2. 关键矛盾点：渗碳层碳含量符合要求，但组织未见马氏体，硬度偏低，说明渗碳后未进行淬火。
  3. 对比同批齿轮：其他齿轮无故障，说明问题出在该齿轮的特定热处理步骤。

破题关键：通过A、B、C三点数据，判断渗碳后是否完成淬火，进而分析磨损原因。

1. 渗碳层分析（A点）

  • 碳含量：1.0%（符合渗碳层高碳要求）。
  • 组织：索氏体（S）+碳化物（未见马氏体），说明渗碳后未淬火。
  • 硬度：30HRC（远低于马氏体应有的50HRC以上），进一步支持未淬火结论。

2. 半渗碳层分析（B点）

  • 碳含量：0.8%（介于渗碳层与基体之间）。
  • 组织：索氏体（S），硬度26HRC，仍为未淬火状态。

3. 基体分析（C点）

  • 碳含量：0.2%（接近原始基体碳含量）。
  • 组织：铁素体（F）+索氏体（S），硬度86HRB（约26HRC），表明基体未进行调质处理。

4. 工艺流程矛盾

工艺卡要求渗碳后“预冷淬火”，但实际样品组织未见马氏体，说明淬火步骤未执行或失败，导致渗碳层硬度不足，齿面磨损严重。