新型高温渗碳不锈航空齿轮钢齿轮的弯曲疲劳失效机理

唐鑫; 朱如鹏; 杨卯生; 唐朋; 李发家; 熊兴波

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20210155

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新型高温渗碳不锈航空齿轮钢齿轮的弯曲疲劳失效机理

结构、强度、振动 | 更新时间：2025-04-07

- 新型高温渗碳不锈航空齿轮钢齿轮的弯曲疲劳失效机理
- Bending fatigue failure mechanism of the new high temperature carburizing stainless aviation steel gear
- 航空动力学报 2022年37卷第3期页码：589-599
- 作者机构：
  
  1.南京航空航天大学直升机传动技术重点实验室，南京 210016
  2.中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所;直升机传动技术重点实验室，湖南株洲 412002
  3.钢铁研究总院特殊钢研究所，北京 100081
  4.济南大学机械工程学院，济南 250022
- 作者简介：
  
  唐鑫（1983-），男，研究员，博士生，主要从事直升机传动、传动强度和振动等方面研究。
- 基金信息：
  
  国家基金面上项目(51975274);南京航空航天大学“直升机传动技术重点实验室”开放课题(HTL⁃O⁃20K02)
- DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20210155
  中图分类号：
- 稿件说明：
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唐鑫, 朱如鹏, 杨卯生, 等. 新型高温渗碳不锈航空齿轮钢齿轮的弯曲疲劳失效机理[J]. 航空动力学报, 2022,37(3):589-599.

Xin TANG, Rupeng ZHU, Maosheng YANG, et al. Bending fatigue failure mechanism of the new high temperature carburizing stainless aviation steel gear[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(3): 589-599.
唐鑫, 朱如鹏, 杨卯生, 等. 新型高温渗碳不锈航空齿轮钢齿轮的弯曲疲劳失效机理[J]. 航空动力学报, 2022,37(3):589-599. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20210155.

Xin TANG, Rupeng ZHU, Maosheng YANG, et al. Bending fatigue failure mechanism of the new high temperature carburizing stainless aviation steel gear[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(3): 589-599. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20210155.

摘要

以新型高温渗碳不锈航空齿轮钢圆柱齿轮为研究对象，采用国标GB/T 14230⁃1993规定的“B试验法”开展了齿轮弯曲疲劳试验，并对轮齿的断裂的失效机理进行了研究。分析结果发现存在三种造成轮齿断裂失效的诱因：表面碳化物、表面缺陷和内部碳化物。其中，表面碳化物对轮齿弯曲疲劳寿命的影响比内部碳化物和表面加工缺陷都要严重。当齿面没有碳化物和加工缺陷时，在长时间循环应力作用下会产生内部碳化物，进而造成裂纹萌生和扩展，较小尺寸碳化物会形成粗糙的“鱼眼”区形貌。采用航空新型高温渗碳不锈航空齿轮钢的齿轮要得到较高的寿命，应当在加工过程中控制轮齿表面及近表面碳化物尺寸、数量及形状系数和表面加工缺陷，以避免在轮齿表面形成裂纹源。

Abstract

The fracture failure mechanism for new high temperature carburizing stainless aviation steel cylindrical gears was studied.The bending fatigue test for gear was carried out using“B test method”based on the stipulated GB/T 14230⁃1993.The results showed that the carbides in surface carburizing layer，the surface machining defects and interior carbides were main inducement factors in the tooth fracture failure.The carbides in surface carburizing layer were the most serious reason.When the carbides and surface machining defects did not exist in the surface，the interior carbides could be generated under alternating stresses，resulting in initiation and propagation for crack.The smaller size carbides generated the rough “fish⁃eye” zone morphology.In order to obtain the higher service life of new high temperature carburizing stainless aviation steel cylindrical gears，the size，amount，shape factor of the carbides and surface machining defects on the tooth surface should be controlled during the whole surface machining.The crack initiation in surface should be avoided.

关键词

Keywords

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