鞠 芳，张婷婷，罗 婷，赵喜庆

(凌源钢铁股份有限公司，凌源 122504)

45钢为优质碳素结构钢，硬度不高，易切削加工，调质处理后零件具有良好的综合力学性能，可用于生产连杆、螺栓、齿轮和轴类零件。某厂使用φ180 mm的45钢生产打印机传送齿轮轴，该齿轮轴的生产工艺流程为：下料→粗车→热处理(淬火860 ℃×90 min，油淬；回火500 ℃×120 min)→精车。在精车时发现齿轮轴表面上有多处纵向分布的发纹。为查找发纹产生的原因，笔者对其进行了一系列检验和分析，以期类似事故不再发生。

1 理化检验

1.1 宏观观察

缺陷齿轮轴宏观形貌如图1所示，在齿轮轴处存在多条肉眼可见的发纹，沿轴向呈曲折锯齿状延伸，长10～20 mm。

图1 齿轮轴表面发纹宏观形貌Fig.1 Marco morphology of the hair cracks on the surface of the gear shaft

1.2 化学成分分析

对缺陷齿轮轴进行化学成分分析，结果见表1。可见该齿轮轴的化学成分满足GB/T 699—2015《优质碳素结构钢》对45钢的成分要求。

表1 缺陷齿轮轴的化学成分(质量分数)Tab.1 Chemical compositions of the defective gear shaft (mass fraction) %

1.3 金相检验

在缺陷齿轮轴的发纹处截取纵向和横向金相试样。纵向金相试样打磨抛光后，可见发纹附近存在聚集的夹杂物，根据GB/T 10561—2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》，可以确定这种聚集的夹杂物为A类硫化物，如图2 a)所示。横向金相试样打磨抛光后，可见发纹呈闪电状向内延伸，由于进行了500 ℃回火处理，裂纹内有氧化物产生，如图2 b)所示。用4%(体积分数)硝酸酒精溶液浸蚀横向金相试样，观察其微观形貌，可见发纹两侧及远离发纹处基体组织无差异，均为回火索氏体+网状铁素体+贝氏体，两侧无脱碳现象，表明裂纹区未经历高温过程，如图2 c)所示。……