2 齒面疲勞Surface Fatigue
齒面疲勞是由表面或次表面的疲勞裂紋擴展而成的一種齒面損傷，它取決于相嚙合齒面的接觸應力和應力循環(huán)次數(shù)。
齒面疲勞裂紋常呈現(xiàn)為不規(guī)則的細線狀。疲勞裂紋擴展的結(jié)果，使齒面金屬脫落而形成凹坑。這些凹坑的大小，視材料性能、載荷大小等因素而定。這些凹坑，有的不再擴展，有的則不斷擴展而連成一片。
2.1 點蝕Pitting
它是一種齒面呈麻點狀的齒面疲勞損傷。
2.1.1 早期點蝕Initial Pitting
出現(xiàn)的麻點一般較小、數(shù)目不多，常發(fā)生在局部過高應力區(qū)。齒面跑合后，接觸應力趨向均勻，麻點不再繼續(xù)擴展。如果早期點蝕的點蝕坑面積在工作齒面上占的比例過大，就會發(fā)展成為破壞性點蝕。
圖13 早期點蝕
船舶齒輪m=5mm，材料40Cr硬度HB255～280，輪齒工作齒面節(jié)線附近呈現(xiàn)較細小的麻點。
圖14 早期點蝕
試臉齒輪m＝5mm，材料45號鋼調(diào)質(zhì)，運轉(zhuǎn)不久齒面出現(xiàn)少量麻點，直至循環(huán)次數(shù)大于107，麻點也未擴大。
通常早期點蝕是由于相嚙合的齒面貼合不良造成局部過載而引起的。齒形誤差、齒面凹凸不平或軸姆歪斜等都能導致這種損傷。
2.1.2 破壞性點蝕 Destructive Pitting
這種點蝕的麻點，常比早期點蝕的大而深，一般首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面上，并且不斷擴費，最后導致輪齒失效。通常破壞性點蝕是由于齒面上過高的應力引起的，隨著應力循環(huán)次數(shù)的增多，敘點蝕不斷擴展，從而導致運轉(zhuǎn)不良和噪聲增大。
圖15 破壞性點蝕
軋鋼機齒輪m=16mm，材料40Cr ，節(jié)線附近齒面點蝕麻坑擴展，幾乎達整個齒寬。
2.2 剝落Spalliog
剝落是指齒面上的材料成片剝離的一種輪齒損傷．剝落坑的形狀不規(guī)則，一般較為淺平，而且比點蟲坑大些。
這種損傷通常都是在過高的接觸應力反復作用下，疲勞裂紋發(fā)展到一定程度后齒面材料碎裂而形成的。
剝落可以在點蝕坑的邊緣碎裂擴大連接而成，這種情況一般在中硬材料的輪齒上最為常見。
表面硬化處理的輪齒，由于材料缺陷、熱處理毛病、磨削過熱以及載荷過大等原因使齒表層或次表層的應力超過該處材料的極限應力，裂紋就在表層或次表層內(nèi)產(chǎn)生。然后裂紋在表層內(nèi)或沿著齒表層軟硬過渡區(qū)延伸和擴展，齒面金屬被壓碎呈片狀剝落而形成剝落坑，這種剝落損傷通常也稱表層壓碎。
圖16 剝落
軋鋼機人字齒輪mn=33mm，材料4oCr，硬度HB 217～255，齒面大塊剝落是由點蝕坑碎裂擴展而成。
圖17 剝落
鋁鐵青銅蝸輪m＝20mm，呈現(xiàn)大面積剝落。
圖18 剝落
汽車齒輪m＝9.879mm，材料20MnVB，滲碳淬火表面硬度HRC56～62，由于載荷過大造成齒表面金屬壓碎剝落。
圖19 剝落
本圖為圖18 齒輪輪齒的金相試樣局部放大，約3.5 倍。
圖20剝落
汽車齒輪m=9.879mm，材料20MnVB，滲碳淬火表面硬度HRC56～62，硬化層過渡區(qū)的裂紋擴展到齒面造成齒面材料大片脫落。
圖21 剝落
本圖為圖20 齒輪輪齒的局部放大，約3.5倍，由圖可見過渡區(qū)裂紋的擴展情況。
