18CrNiMo7-6钢齿轮磨削烧伤裂纹分析
CrNiMo钢高速轴裂纹断轴分析及防止措施
CrNiMo钢高速轴裂纹断轴分析及防止措施1. 背景介绍CrNiMo钢是常见的高强度钢材，常用于制造高速轴等高强度零件。
然而，在实际使用过程中，高速轴裂纹断轴故障的出现仍是不可避免的。
本文对CrNiMo钢高速轴裂纹断轴的原因进行了分析，并提出一些有效的防止措施。
2. CrNiMo钢高速轴断裂的原因CrNiMo钢高速轴裂纹断裂的原因可以有多种，以下是一些可能的原因：2.1 材料质量问题CrNiMo钢作为高强度的材料，其材质质量如果不过硬，那么在高强度的使用条件下容易发生断裂。
因此，材质的质量是影响高速轴断裂的一个主要因素。
2.2 制造工艺问题CrNiMo钢高速轴的制造工艺直接关系到它使用期间的稳定性及可靠性。
如果生产过程中的加工精度不够高，制造过程不严密，处理工艺不到位，以及表面处理等问题都可能会导致高速轴发生断裂。
2.3 设计问题高速轴的设计对于其使用情况也有很大的影响。
如果设计不合理，就会导致高速轴各部分之间的应力不均衡，从而加剧材料的疲劳，并且加速高速轴的磨损和腐蚀，从而导致高速轴断裂。
3. 防止CrNiMo钢高速轴断裂的措施为了防止CrNiMo钢高速轴发生断裂，我们可以采取以下措施：3.1 加强材料质量控制材料质量是关键，对于高速轴而言也是不可或缺的条件。
只有采用质量上乘的材料，才能保障高速轴的耐磨性、耐腐蚀性、强度和硬度的稳定性。
因此，加强材料的质量控制，是防止高速轴断裂的一个必要的环节。
3.2 加强工艺控制加强工艺控制是防止高速轴断裂的另一个重要措施。
在工艺上，要提高工人的专业技能，规范操作，增强工人对于制造过程的掌控能力，同时要加强现有设备的维护和管理工作，防止设备出现故障。
这样能够避免制造过程中发生的功能缺陷，提高产品质量，降低产品瑕疵率。
3.3 加强产品设计制造高速轴，必须要有一个合理的设计。
换言之，制造高速轴之前，首先要进行充分的研发，对高速轴的设计进行科学性的评估。
在设计过程中，需要尽力降低高速轴内部的应力，均衡高速轴各部分的应力及定量的予以计算，实现高速轴各部分负荷的分配、使高速轴质量适宜于其使用。
《18CrNiMo7-6渗碳钢磁场深冷处理工艺及磨损监测技术的研究》范文
《18CrNiMo7-6渗碳钢磁场深冷处理工艺及磨损监测技术的研究》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，对于金属材料性能的要求越来越高。
18CrNiMo7-6渗碳钢作为一种重要的工程材料，其性能的优化与提升显得尤为重要。
磁场深冷处理技术作为一种新兴的金属材料表面处理技术，能够显著改善材料的力学性能和耐磨性能。
本文将针对18CrNiMo7-6渗碳钢的磁场深冷处理工艺进行研究，并探讨其磨损监测技术的实施。
二、18CrNiMo7-6渗碳钢的基本特性及应用18CrNiMo7-6渗碳钢是一种具有高强度、高耐磨性的合金结构钢。
它通过渗碳处理，表面可以获得高硬度和高耐磨性的特性，广泛应用于汽车、机械制造和航空航天等领域。
然而，这种材料在使用过程中仍面临耐磨性不足的问题，需要通过适当的处理工艺来提升其性能。
三、磁场深冷处理工艺研究1. 磁场深冷处理原理磁场深冷处理技术是利用强磁场和低温环境对金属材料进行表面处理的一种技术。
该技术通过在深冷环境下对材料施加磁场，使材料内部的原子排列更加紧密，从而提高材料的硬度和耐磨性。
2. 磁场深冷处理工艺流程（1）材料准备：对18CrNiMo7-6渗碳钢进行预处理，包括清洗、打磨等步骤，以保证表面质量。
（2）磁场处理：将预处理后的材料放入磁场深冷设备中，设置适当的磁场强度和深冷温度，进行磁场深冷处理。
（3）热处理：处理完成后，进行适当的热处理，以稳定材料的组织结构。
（4）性能检测：对处理后的材料进行性能检测，包括硬度、耐磨性等指标的测试。
四、磨损监测技术研究磨损监测技术是评估材料耐磨性能的重要手段。
针对18CrNiMo7-6渗碳钢的磁场深冷处理过程，可以采用以下磨损监测技术：1. 显微镜观察法：通过扫描电子显微镜等设备观察材料的磨损表面形态，分析磨损机制。
2. 摩擦系数测试法：通过摩擦试验机测试材料在不同条件下的摩擦系数，评估材料的耐磨性能。
3. 硬度测试法：通过硬度计测试材料的硬度，以评估材料的抗磨损能力。
18crnimo7-6钢的热处理工艺研究
18crnimo7-6钢的热处理工艺研究18CrNiMo7-6钢是一种低碳合金钢，广泛应用于高强度零部件的制造，如轴承、齿轮等。
其性能的优劣直接关系到零部件的使用寿命和安全性。
因此，对18CrNiMo7-6钢的热处理工艺进行深入研究和优化具有重要的意义。
本文将探讨18CrNiMo7-6钢的热处理工艺、性能调控以及可能的优化方向。
一、18CrNiMo7-6钢的基本性质化学成分：18CrNiMo7-6钢主要成分包括铁、碳、铬、镍、硅、锰、钼等。
适度的合金元素含量使其具有较高的强度和韧性。
机械性能：18CrNiMo7-6钢在经过适当热处理后，可以获得高的硬度、强度和韧性，适用于要求高耐磨性和高强度的零部件。
二、18CrNiMo7-6钢的热处理工艺退火处理：18CrNiMo7-6钢的退火处理可通过加热至适当温度，然后进行缓慢冷却。
这有助于消除焊接或加工过程中的残余应力，提高材料的韧性。
正火处理：正火处理可以在850-880摄氏度的温度下进行，然后进行适当速度的冷却。
正火处理可以提高18CrNiMo7-6钢的硬度，但保持一定的韧性。
淬火处理：淬火是提高18CrNiMo7-6钢硬度和强度的有效方式。
通过迅速冷却，可以形成马氏体组织，提高钢的硬度，但也可能导致脆性的增加。
回火处理：淬火后的18CrNiMo7-6钢通常需要进行回火处理，以调整其硬度和韧性的平衡。
回火温度和时间的选择关系到最终的性能。
三、性能调控与优化方向回火工艺优化：通过调整回火工艺的温度和时间，可以实现硬度和韧性的平衡。
适当的回火可以降低淬火带来的脆性。
表面处理：对于一些特殊应用，如耐磨零部件，可考虑表面处理，如渗碳、氮化等，以提高18CrNiMo7-6钢的表面硬度和耐磨性。
热处理工艺监测：引入先进的监测技术，如热处理过程中的温度、冷却速率等实时监测，有助于提高工艺的可控性和一致性。
成分调整：通过微量元素的添加或调整，如微合金化处理，可以对18CrNiMo7-6钢的相变行为进行调控，进而优化性能。
渗碳齿轮齿面磨削裂纹的研究
渗碳齿轮齿面磨削裂纹的研究作者：唐佳明熊洪瑞来源：《中国科技博览》2013年第25期[摘要]渗碳齿轮磨削裂纹是齿轮制造过程中普遍存在一种现象，直接影响着齿轮表面质量和工作性能。
本文以18CrNiMo7-6渗碳齿轮为研究对象，分析了磨削裂纹产生原因，并从材料、热处理和机械加工几个方面，提出预防磨削裂纹的工艺措施。
[关键词]硬齿面磨削、磨削裂纹成因、防止和消除、工艺措施中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0282-02我单位是以生产超重型矿用车为主的厂家，矿用车上的减速机齿轮为高精度硬齿面重载齿轮，齿轮材料采用18CrNiMo7-6，经渗碳淬火，齿面硬度在58-61HRC，另外要求齿顶修椽和齿向修形，精度为5级，齿轮最终精度由精磨加以保证。
在齿轮精磨过程中，齿面的表面质量不高，出现了大量的磨削裂纹，产品质量严重下降，甚至报废，在经济上造成巨大损失。
对此，我公司从齿坯材料、热处理和机械加工几个方面，进行了大量的研究工作，将磨削裂纹控制在较低限度，提高产品加工质量，为企业赢得可观的经济效益。
1 硬齿面齿轮的使用工况为实现减速机稳定可靠的降速增扭功能，以及低噪和温升要求，要求18CrNiMo7-6硬齿面齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根抗弯强度都很高，接触应力和弯曲应力的大小和精度是密切相关的，齿轮的制造和装配误差以及安装误差均会引起齿面和齿根的局部过载，从而影响齿轮实际承载能力。
硬齿面齿轮只有在高精度的条件下，其承载能力高的特点才能充分的发挥。
由于硬齿面齿轮的跑合性能比软齿面齿轮差得多，所以精度低造成硬齿面齿轮承载能力下降，其后果要比软齿面齿轮严重得多。
如果在加工过程再产生磨削裂纹，将会大大缩短齿轮使用寿命。
根据以往的工程经验，在齿轮表面和非表面部分，都可能出现材料的局部破裂。
齿轮出现的裂纹，按形成特点可分为工艺裂纹和使用裂纹两大类，工艺裂纹是生产齿轮的工艺不当而是造成的材料缺陷所致，并在一定载荷条件下失稳扩展造成齿轮失效，如铸造裂纹、锥轧裂纹、焊接裂纹、热处理裂纹、磨削裂纹等，而使用裂纹是在零件使用过程和环境中产生的，并进而扩展造成齿轮失效，如疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹等。
地铁齿轮箱齿轮轴齿面点蚀失效探究
a.齿面有麻点的中间齿轮轴b.齿面麻点形态图1 中间齿轮轴与齿面麻点分布形态图2 齿表面磨削后的粗糙度形态和麻点所处部位1.2 硬度测定1/2齿高距齿表面0.1mm处硬度为677HV0.2（相当于59.0HRC），心部硬度为41.5~42.0HRC（齿根圆与轮齿中心线相交处）。
1.3 磨削烧伤检查将齿面清洗和轻微打磨后进行磨削烧伤检查，结果齿面有条状的轻微烧伤（一般是允许存在的）。
在体视显微镜下可看到，剥落麻坑正处于轻微磨削烧伤的条带内（见3）。
麻坑大小不一，但均较浅，麻坑局部有相连外，一般均独立存在（见图4、5）。
1.4 化学成分分析结果如表1所示，符合相关技术要求。
2020年9月（下）/ 总第269期表1 化学成分表元素（%）失效件与标准C Si Mn P S Cr Ni Mo 中间齿轮轴0.190.230.730.0100.004 1.69 1.410.2818CrNiMo7-6钢0.15~0.210.17~0.350.50~0.90≤0.020≤0.0151.50~1.801.40~1.700.25~0.351.5 齿面渗碳淬火硬化层深度测定从有麻坑剥落的齿部取样检查，结果有剥落麻坑的齿面渗碳淬火硬化层深度为CHD550HV0.2=1.15mm，无剥落麻坑的齿面渗碳淬火硬化层深度为CHD550HV0.2= 1.17mm。
从齿部取样磨制抛光后，按GB/T 10561-2005标准检查和A法评定，结果A类夹杂物为0.5级、B类和D类夹杂物均为1级、DS类夹杂物为1.5级。
1.6 显微组织检查（1）直接在齿面轻微抛光浅浸蚀后观察，齿面有呈条带状分布的不规则剥落坑，有的剥落坑的尾端和其周围出现微裂纹形态，如图6所示。
（2）垂直于齿面和剥落坑剖开磨制抛光浸蚀后观察，在剥落坑的周围未见有明显的组织变化，剥落坑深度也较浅，仅为0.01~0.015mm（齿表面在做磨削烧伤检查时经细砂纸轻微打磨，实际剥落坑要比测量的略深一些），如图7~10所示。
齿轮磨齿烧伤的分析与防止
齿轮磨齿烧伤的分析与防止磨齿的烧伤1磨齿烧伤的原因磨削过程中不可避免的会产生大量的磨削热，一部分被冷却液带走，另一部分被传导入加工齿轮的浅表面层内，并快速使齿轮的表层温度升高。
在磨削热大量产生时会在齿面浅层形成回火层，在磨削特别异常时，甚至可达到相变乃至熔化温度，经冷却液激冷形成二次淬火层，因此便形成了磨齿烧伤。
当产生并作用在被磨齿齿面表层内的磨削拉应力超过材料的脆断强度时还会形成磨削裂纹。
2磨齿烧伤的判定磨齿时主要工艺参数对烧伤形成的影响可用4种方法作定性或定量的评价。
•侵蚀检验法按GB/T17879-1999齿轮磨削后表面回火的侵蚀检验，用3% ~ 5% 的硝酸溶液侵蚀后，根据回火区域颜色的变化从轻到重分为A、B、C、D、E 共5个级别，根据回火表面积的最大百分比分为1、2、3 共3个级别。
分别从回火颜色和回火面积的最大百分数对磨齿烧伤的程度进行判定。
•金相法是用金相图分析和测量显微硬度方法确定组织变化层深度，也是在实际生产中常用的方法。
•解析试验法即用系数K= Q/ F来评价。
其中，Q为砂轮在单位时间内磨下的金属数量( 体积金属的单位磨除量)，F为砂轮同齿面的接触面积。
用此种方法要完成一定量的金相分析，根据这些资料，建立起系数K与组织变化层深度的关系，从而确定磨齿烧伤的层深。
•解析法根据热波渗透方程式中：h'---- 损伤层深度α----温度传导系数λ----传热系数c----单位热容量Υ----被加工材料的密度Τ----散热时间Tmax ----磨削区内最高接触温度Tper----许用温度( 在深度 h'处不引起马氏体分解)这种评价方法是在某些假设的情况下，对磨齿热过程许多参数分析的基础上进行的，必须完成较大的计算量。
第一种方法主要从表面反应对磨齿烧伤判定，是最简单最便捷的检验方法，也是在生产实践中常用的方法之一。
第二种方法是通过对磨齿烧伤层的金相分析对磨齿烧伤的硬度影响、组织变化等影响因素进行深层次分析。
18CrNiMo7-6风电输出齿轮轴失效分析
细 系 粗 系 细 系 粗 系 细 系 粗 系 细 系 粗 系
Ｏ． ５ Ｏ． ５ Ｏ． ５ Ｏ Ｏ ． ５ Ｏ ０－ ５ Ｏ
应力及残留奥氏体检测 （ 见表３ 、表４ ），断裂齿部
齿 面 最大 残 留压应 力 － １ ０ ９ ５ ＭＰ ａ ，齿根 在 １ ０ ０ ｍ处
０ ２
≤ １ ． ５ ～ １ ． ４～ ０ ＿ ２ ５ ～ ０ ． ０ １ ２ １ ． ８ １ ． ７ ０ － ３ ５
齿 有效 截 面 减 少 ，最 后轮 齿 断 裂 。但 对 于 渗碳 淬 火 最 佳 淬硬 层 深 度 的确 定 ，至 今 也 没 有一 个 权 威 的理 论 和 方法 被 大 家 所完 全接 受 。这 些理 论 和 方 法 一直 都 有 争 议 ，０ ． ８ ｌ ｍｍ深 度 可 能 仅 是 齿 轮 轴 断齿 的非 直 接 性 因素 ，但 其 为 断 裂 事 故 提 供 了潜 在 失 效 基
１ ７ ． ４ １ ０ ｍ左右 ，无 可 见碳 化物 ，残 留奥 氏体 测 点 ２
１ ． ９ ２ ＿ ３
表３ Ｘ 射 线衍射法残 留应力结果 （ ＭＰ ａ ）
２ ５ ０ ３ ０ Ｈ ０
２ ． 渗碳淬 火组织检测
截取 断裂齿部 ，经 磨制后 ，在金相
显 微 镜 下 进 行 微 观 组 织 观 察 ，齿 根 脱碳 层１ ６ ｍ，内 氧 化Ｉ ＧＯ 为１ ０ ｍ，脱 碳 层 及Ｉ ＧＯ符 合 技 术 要 求 ，不 存 在 齿 根 表 面 因 脱 碳 而 产 生 拉 应 力 引起 疲 劳 断 裂 的 可 能 。断 口区域 齿 面 显 微 组织 见 图４ ，心 部
表４ Ｘ 射 线衍射法残 留奥 氏体结果 （ 体积分数 ）
部 位 齿 面 齿 根 表 面
某钢厂风电齿轮钢18CrNiMo7-6产品研发
122管理及其他M anagement and other某钢厂风电齿轮钢18CrNiMo7-6产品研发叶明在，徐瑞军，赵 鹏（湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南湘潭 411101）摘 要：18CrNiMo7-6钢中Cr、Ni 元素含量高，容易产生氢质裂纹（白点缺陷）和应力裂纹。
工艺设计合理的化学成分，合适的精炼脱氧、脱气工艺和连铸工艺。
冶炼工序降低钢水中[H]含量，提高铸坯缓冷温度；轧钢工序预热段缓慢加热、均热段充分高温扩散，提高圆钢入坑缓冷温度，通过上述措施充分释放钢中[H]含量，消除白点缺陷和应力裂纹。
使最终圆钢产品成分均匀，圆周碳偏析小，非金属夹杂物和全氧含量低，力学性能优良，末端淬透性稳定，且完全满足用户使用需求。
关键词：18CrNiMo7-6；工艺设计；缓冷；高温扩散中图分类号：TF76 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）21-0122-3收稿日期：2020-11作者简介：叶明在，男，生于1985年，工程师，本科，研究方向：炼钢品种开发与质量管理。
欧盟标准《EN10084:2008-渗碳齿轮钢技术条件》中的18CrNiMo7-6直条圆钢，主要用于生产风电减速机齿轮，不仅要求钢种化学成分稳定、钢水纯净度高，同时要求圆钢末端淬透性波动小，力学性能优良，金相组织均匀。
某钢厂在成功开发20CrMnTiH 齿轮钢的基础上，进行了更高档次风电渗碳齿轮钢18CrNiMo7-6的研发。
1 工艺流程高炉铁水→转炉冶炼→LF 精炼→真空脱气→连铸（150mm 方/280mm 方/350*430mm 方）→铸坯缓冷+热轧+圆钢缓冷+修磨→检验入库。
2 化学成分设计18CrNiMo7-6末端淬透性带宽按EN10084:2008欧标中18CrNiMo7-6H 交货，按18CrNiMo7-6HH 窄带目标设计，带宽只有7个（J9：40~47、J15：38~46），该钢厂没有开发过含碳量在0.20%左右CrNiMo 系列合金钢，无历史数据可以借鉴，成分设计技术难度较大。
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18CrNiMo7-6钢齿轮磨削烧伤裂纹分析孔德群;孔新建【摘要】主要使用金相学的方法研究了18CrNiMo7-6风电齿轮渗碳淬火后磨削烧伤/裂纹。
结合光谱分析与硬度检测，探索了“渗碳-淬火-回火”热处理与磨削烧伤对金相组织的影响，讨论了残余应力对磨削裂纹形核与长大的影响。
引起磨削烧伤及裂纹的原因是磨齿工序中冷却液喷射角度不良。
将磨削烧伤及裂纹的可能性最小化，过程质量控制应从以下方面实现：原材料检验、热处理工艺及显微组织，磨削工具及工艺参数。
【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2016(000)019【总页数】5页(P20-24)【关键词】齿轮;渗碳;淬火;磨削;烧伤;裂纹【作者】孔德群;孔新建【作者单位】采埃孚传动系统(北京)有限公司;长城汽车股份有限公司【正文语种】中文某型号风电齿轮模数7.85，材质18CrNiMo7-6，在渗碳淬火后磨齿工序发生烧伤与裂纹现象。
磨齿采用成形磨工艺，机床为国外某品牌P1200G型磨床，磨具为国外某品牌TG型砂轮，切削液为不含氯和重金属的国外某品牌G600HC型高性能纯油性切削液。
烧伤发生在齿轮的一部分齿面；裂纹发生在一部分烧伤严重的齿面，自烧伤的底部产生，其形态特征为，垂直于磨削前进方向，向齿顶扩展。
调整切削液喷嘴角度后，继续磨削加工，加工量不超过0.05mm，未产生新的烧伤/裂纹，原有的烧伤面积减少，烧伤深度与裂纹深度均有减小。
该齿轮已申请报废处理，检测其烧伤/开裂的齿，通过理化检验，讨论分析产生失效的原因。
使用线切割机在裂纹齿与正常齿上分别切取小试块，使用SPECTROTEST型直读光谱仪检测其化学成分；使用INNOVATEST Nemesis 9000 型万能硬度计和Zwick/Roell ZHμ型显微硬度计，检测试样的表面/心部硬度与渗层深度；试样经镶嵌、磨抛处理、3%硝酸酒精腐蚀后，使用Zeiss Axio Imager A 2m型显微镜观测金相组织，用金相法评定残留奥氏体含量。
图1显示了磨削烧伤与裂纹的情况。
图2 展示了裂纹齿的切样试块的形态特征，裂纹逐渐向齿顶方向扩展；目视看不出烧伤或裂纹的迹象，如图2a所示；但是经硝酸酒精溶液腐蚀后，齿面既有裂纹，又有烧伤，如图2b所示，黑色即为烧伤带。
1. 化学成分齿轮材料为渗碳钢18CrNiMo7-6 （DIN 10084），其合金成分满足技术要求，结果见表1。
2. 非金属夹杂物在裂纹源区附近分别沿横向和纵向切取金相试样，磨抛后观察，仅可见数量很少的微小夹杂。
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》，夹杂物评级结果见表2，可见符合技术要求。
3. 硬度检测试样的表面硬度、心部硬度（转换为抗拉强度）与渗碳硬化层深度（CHD550HV1），检测结果见表3。
心部硬度与CHD均满足技术要求，而表面硬度则有所不同。
正常齿的齿面硬度符合要求；而裂纹齿的齿面硬度因烧伤而降低，低于硬度下限值。
图3给出裂纹齿与正常齿的齿面硬度曲线。
正常齿的表面硬度最高722HV1，自表面向内部逐渐降低。
心部硬度（抗拉强度）与渗层深度均符合技术要求，齿轮经历了正常的热处理工艺过程。
裂纹齿与正常齿的表层硬度差别很大。
裂纹齿受磨削烧伤的影响，显著降低齿面硬度至524HV1，影响深度为0.70～0.90mm。
4. 金相检验表4给出了金相组织检验结果。
由于磨削量较大，热处理后的表面氧化层（0.01～0.02mm）已完全去除，均未检测到。
渗碳层均无碳化物，心部组织均为低碳板条马氏体，无块状铁素体。
正常齿的渗碳层为弥散分布的细小针状马氏体，残留奥氏体含量为6%，符合技术要求（见图4）。
裂纹齿的渗碳层残留奥氏体因磨削烧伤的温度升高而发生组织转变，几乎无残留奥氏体。
（1）烧伤特征磨削热产生的温度，从表至里逐渐降低，因此磨削烧伤使齿面也由表至里有规律地发生组织转变，导致硬度产生变化。
图5给出了典型烧伤区域的组织，磨削热的影响深度约0.75mm，这与硬度-深度曲线的结果（见图3）吻合。
齿面由表至里的金相组织转变为二次淬火马氏体、回火索氏体、二次回火马氏体、原一次回火马氏体。
结合以上的硬度分析，可以推测出磨削烧伤产生瞬时的温度场梯度。
注意到图5最外面有1个白亮层，该层组织为强烈的磨削热与切削液共同作用而得到的二次淬火马氏体。
图6与图7佐证了这一点，二次淬火层深度约0.90 mm，其硬度应该显著增加，测试值为781～804HV1。
另外还应注意到，最外面有约1个晶粒深度的晶粒过烧现象，表明磨削热相当剧烈，使齿面温度剧升，甚至超过1000℃。
二次淬火层下侧即为回火烧伤区，硬度显著下降。
随着回火温度降低，逐渐由黑色转变为棕褐色/棕黄色，磨削热产生的温度使其依次发生回火索氏体（见图8）转变、回火马氏体转变，硬度下降的趋势也逐渐减弱。
（2）裂纹特征首先考察二次磨削后裂纹区的显微特征。
图9由5张金相图片拼接而成，裂纹产生于磨削烧伤区（黑褐色区域）。
早在1979年Torrance教授[1]研究证实，未烧伤工件表面从未发生磨削裂纹，磨削裂纹总是与工件的烧伤有关，裂纹总是由其附近的烧伤诱发而产生的。
从图9可以看出，裂纹沿磨削烧伤影响区呈弧形向前扩展，沿裂纹扩展方向，裂纹宽度逐渐变窄。
本研究中，裂纹最大深度约为1.45mm，长度8.50～10.50mm。
裂纹长大方向的一侧为大面积烧伤带，另一侧为正常区域。
正常区域为渗碳淬火后的一次回火马氏体，未受到磨削的热影响。
图10显示了裂纹源附近的特征，裂纹最大宽度约0.18mm，裂纹开口翘起高度为0.08mm，说明裂纹源位置在开裂之前承受了巨大的拉应力，产生较大的宏观塑性变形。
图11给出了裂纹扩展前沿的形貌，可以看出明显的沿晶断裂的特征。
Torrance教授[1]曾报道，裂纹形核于二次淬火区域的内侧，大体上沿垂直于表面的方向穿过回火烧伤区域，在回火区域之下主裂纹会分叉，通过与原奥氏体晶粒晶界的对比，确认裂纹呈现沿晶断裂形貌，与淬火裂纹是一样的。
本文所观察的磨削裂纹，基本与之一致。
然而，因原一次回火马氏体区域的强度较高，主裂纹在穿过回火烧伤区之后发生明显的转折，裂纹的扩展方向大体与齿面平行，这一点Torrance教授没有提及。
随着裂纹扩展的进行，残余应力也逐渐释放，裂纹长大的驱动力降低，裂纹的宽度变小；裂纹停止长大前，长大方向又转向更容易发生开裂的回火烧伤区（见图9）。
1. 烧伤原因磨削加工对工件表面产生的缺陷分为3类：二次淬火烧伤、回火烧伤和裂纹[2]。
当表面温度超过钢的回火温度而不超过Ar1线（约730℃）时，磨削表面将发生回火，即回火烧伤；烧伤的局部因而变软，在应力作用下发生塑性变形。
当温度超过Ar1线后，就会形成奥氏体，随后立即因快速冷却发生淬火，形成脆硬马氏体组织，即二次淬火烧伤；二次淬火烧伤，总是在其内侧伴随着回火烧伤；马氏体组织呈膨胀状态，表层处于压应力作用。
烧伤的直接原因是，砂轮片与齿面在一定压力下产生大量的热量，切削液未能及时有效地带走，致使齿面温度剧烈骤升，结果使齿面发生高温回火；温度过高则会导致奥氏体化，甚至奥氏体晶粒过烧，在切削液作用下发生二次淬火。
一般齿面磨削烧伤的原因，与磨削加工的工艺参数有关，与原材料、热处理基本无关。
影响齿面烧伤的因素主要有：砂轮片的粒度、硬度、转速，修行间隔，进给量，磨削前进速度，磨削压力，切削液的能力、流量、速度、角度等。
对于本次磨削烧伤，结合实际现场调查，由于切削液喷嘴位置不良，切削液未能有效地将磨削热量带走，引起齿面温度急剧升高，引起渗碳层组织转变，造成烧伤现象。
2. 裂纹原因引起磨削裂纹的因素有内因（原材料质量/热处理工艺）和外因（磨削工艺）两方面。
关于原材料缺陷，主要是较大的非金属夹杂物，严重的带状组织或冶金成分偏析。
关于热处理，渗碳淬火齿轮表面磨削裂纹可能因素有晶粒粗大或马氏体针粗大，网状碳化物，过多的残留奥氏体含量（20%以上）。
关于机加工磨齿工艺，如上述的引起烧伤的因素，都可能造成热应力过大而引起齿面开裂。
结合以上检测分析结果，从3个方面讨论该齿轮的裂纹原因。
（1）原材料分析影响磨削裂纹的原材料因素主要是冶金质量，包括化学成分、低倍缺陷（如偏析、疏松）和高倍缺陷（如非金属夹杂、带状组织）。
经光谱分析与非金属夹杂物检验，原材料符合技术要求，不具备有利于烧伤或裂纹的因素。
（2）热处理分析检测结果显示，渗碳淬火后齿面硬度与金相组织达到技术要求，齿面硬度60.7～61.8HRC，表面碳含量（质量分数）为0.72%，表层组织为细小的针状马氏体，无碳化物，残留奥氏体6%，远低于要求的20%。
Tkhagapsoev等[3]研究表明，组织的非均匀性是产生残余内应力的根本原因，而残余内应力在裂纹形成中占主导地位。
当表面碳化物尺寸达到6～10μm时，容易产生磨削裂纹，若碳化物发生聚集，裂纹趋势急剧增加。
渗碳层的表面碳含量降至0.60%～0.75%时，几乎无碳化物，渗碳层与心部的马氏体转变温度差异显著缩小，残余应力也相应减小。
在此条件下，齿轮表面形成磨削裂纹的可能性降低，即热处理后齿面不具备利于磨削裂纹的因素。
（3）磨削分析 1976年Hahn提出了关于磨削应力的热塑性理论[4]，在回火烧伤区，最大拉应力产生于工件表面的烧伤区域的中心位置；然而当二次淬火发生时，淬火区域受相变的影响而呈压应力状态，与其紧邻的回火烧伤区则呈最大拉应力状态，裂纹最容易在这里形成。
裂纹沿原奥氏体晶界扩展，是与工件在热处理时产生的内应力有关的。
Stickels[5]发现在奥氏体化过程中，碳化物更倾向于在奥氏体晶界溶解，而非奥氏体晶粒内部。
当工件淬火时，马氏体将首先在奥氏体的贫碳区（晶粒内部）形成，随着淬火进行，马氏体片朝着晶界方向迅速长大，不同位向的马氏体片可能在晶界发生撞击，引发强烈的局部应变，也就可能造成沿晶的淬火显微裂纹。
即便未形成淬火裂纹，原奥氏体晶界仍是强度的薄弱区，成为磨削裂纹扩展的快速通道。
Wojcik等[6]发现，二次淬火区的深度可达到0.213mm，磨削裂纹可深入0.14～0.68mm，磨削裂纹的产生与砂轮的磨料、线速度、切削用量、切削液等息息相关。
对于本次磨削裂纹，由于切削液喷嘴位置不良，造成烧伤现象。
原残留奥氏体发生转变，随温度升高而转变为回火马氏体，300℃基本转变完成。
温度继续升高，发生二次淬火，由外至内，从原来的一次回火马氏体转变成二次淬火马氏体、高温回火索氏体、二次回火马氏体；淬火马氏体、一次回火马氏体、二次回火马氏体、回火索氏体的比体积依次较小，相变必然引起比体积的变化；而比体积的变化则引起组织应力，再加上急热急冷造成的热应力，在烧伤影响区附近形成强烈的拉应力，二次淬火烧伤与高温回火烧伤的过渡区所受的拉应力水平最高。