大截面锻材27SiMn内部裂纹成因与缓冷技术改进

利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了大截面锻材27Si Mn内部裂纹的显微形貌和组织特征,利用电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)技术分析了裂纹两侧晶粒取向关系,采用拉伸断口法观察了裂纹分离面微观断口特征,对裂纹区域宏观异常组织进行了化学成分湿法分析,在Gleeble-1500热模拟试验机上测定了27Si Mn材料在连续冷却过程中的相变温度,判定了裂纹形成时段和原因,在国内某生产线上进行了缓冷技术改进。结果表明:裂纹主要在点状偏析区或带状珠光体内萌生和扩展,裂纹两侧晶粒取向相同,裂纹面具有韧窝和解理两种断口特征,判定裂纹形成于奥氏体向铁素体-珠光体转变(A→F+P)完成后,化学成分的宏观和微观偏析是裂纹形成的成分基础,成分偏析导致相变不同步从而产生较大组织应力是裂纹形成的基本原因,采用新型缓冷技术可基本消除内部裂纹,使其四级探伤合格率由15%提高至75%以上。     

轮缘润滑器安装座失效原因分析

轮缘润滑器安装座故检过程中,渗透检测发现T型焊缝处出现宏观裂纹,该结构材料为Q345钢。通过外观检测、裂纹宏观形貌观察、裂纹断口形貌观察、焊接微观组织观察、冲击断口观察等试验,对结构的开裂原因进行分析。试验结果表明:焊接接头微观组织良好,无明显焊接缺陷,可排除由于组织原因引起构件失效的可能;对比裂纹断口形貌与焊缝金属冲击断口形貌,两者存在较大差异,可排除由于承受较大冲击载荷开裂的可能;裂纹微观断口存在大量疲劳条带,表明结构为疲劳开裂;综合考虑裂纹启裂位置的受力情况,可以判定疲劳开裂的原因是承受载荷部位的应力集中问题。     

新氢压缩机缸盖螺栓断裂机理及对策

某企业新氢压缩机组一级缸端盖螺栓发生断裂。结合螺纹加工工艺,对螺栓断口宏观形貌、材料化学成分、显微组织、微观形貌等展开分析。结果表明:螺栓材料内部和螺纹加工面夹杂较多,在冷滚压加工过程中导致螺纹加工表面产生开裂,齿根处微裂纹在交变作用力下引起疲劳裂纹扩展,最终导致整个螺栓断裂。     

TC17合金等轴组织和网篮组织的高周疲劳断口

本文对比分析了TC17钛合金两种典型组织形态(等轴组织和网篮组织)对高周疲劳断口形貌的影响。结果表明：两种组织的宏观疲劳断口均呈现出脆性断裂的特征,疲劳源区均位于试样表面,但是高周疲劳断口形貌却呈现显著差异,主要表现在宏观粗糙程度和微观形貌特征两个方面。宏观上看,等轴组织的疲劳断口较为平整,疲劳裂纹源区和扩展区的面积占断口面积的比例较大,网篮组织的疲劳断口则非常粗糙,表面起伏较大,疲劳断裂区占断口面积的比例较小。微观上看,两种组织形态的显微组织特征在断口形貌上均有体现,等轴组织的微观断口形貌较为细小,疲劳条带与组织中等轴α相具有相似尺寸;网篮组织的疲劳断口上可以看到α片层交织的形貌特征,二次裂纹遍布裂纹扩展的各个阶段,疲劳条带与等轴组织中的条带特征也有较大差异。     

高应变率下铀铌合金的断裂组织特征

对经过内部爆破加载后产生的U-Nb合金破片进行了断口形貌、金相组织等微观分析。结果表明：U-Nb合金在爆炸加载下的断裂方式为剪切断裂；破片组织内部发现因高速应变引起的大量的绝热剪切带，靠近绝热剪切带的基体晶粒发生明显的拉长变形：破片中存在大量的微裂纹，裂纹沿着绝热剪切带扩展，当与沿壳体环向的拉应力形成的纵向主裂纹相交汇时，形成破片。     

瞬时过热对高铬镍奥氏体钢断裂和析出相形变的影响机理

某火电厂锅炉在进行试验管屏风压试验测试时,发现再热器管(22Cr-15Ni钢)与套管(18Cr-8Ni-Nb钢)的密封焊接处存在裂纹,通过样管宏观分析、裂纹金相分析和断口及析出相的SEM/EDS分析了其裂纹产生原因。结果表明,失效处附近存在机械应力输入和焊瘤应力集中的明显痕迹,焊瘤热输入导致局部组织过热,同时基体M₂₃C₆球状析出相异常长大造成微观拉应力。上述原因的综合作用最终导致机械应力从应力集中处输入产生微裂纹,并沿着过热弱化的晶界扩展,与基体析出相产生的微裂纹汇合,最终扩展成为环向断口。风压泄漏吹击断口,造成断面上因热输入异常长大的M₂₃C₆球状析出相上产生韧性变形凹坑和脆性开裂, 并显露内部枝状晶的微观断口形貌。     

风机毂盘裂纹原因分析

风机毂盘的质量直接关系到电站风机运行的安全,其出现裂纹将造成电厂停产。通过断口宏观和微观形貌观察、内部组织观察、化学成分分析、硬度和力学性能测试,分析了风机轮毂在使用过程中断裂失效的原因。结果表明:毂盘表面裂纹存在两种形式;近表面裂纹内部存在脱碳现象,该裂纹产生于锻造过程,后期的调质处理加剧了脱碳的深度;贯穿性裂纹为疲劳裂纹,起裂于毂盘表面。     

压缩机进口处金属波纹软管爆裂失效分析

压缩机进口处金属软管在正常运行条件下发生爆裂失效,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、EDS分析等方法对爆裂软管不同区域进行微观组织、裂纹形貌以及腐蚀产物进行分析。结果表明,金属软管化学成分满足牌号要求,组织为正常的奥氏体+少量析出相。波纹管底部存在环向裂纹,裂纹起裂于内壁面,以穿晶方式向外壁面扩展。环向微观断口呈解理台阶特征,纵向微观断口呈韧窝塑性破坏特征,断口处腐蚀产物含有较多的C、O和Fe元素,以及少量的S、Cl、Ca等元素。波纹金属软管的失效是因为波纹管内壁波谷处率先发生了氯化物应力腐蚀开裂,纵向裂纹为环向裂纹扩展失稳后产生的。     

Ti(C,N)基金属陶瓷断口形貌及增韧机理

采用真空烧结工艺制备Ti(C,N)基金属陶瓷,测定了材料的力学性能。结果表明,其力学性能与未加纳米粉的金属陶瓷相比,硬度略有升高,但横向断裂韧性提高了近一倍。断口形貌和微观组织分析表明:金属陶瓷的断口形貌与其强韧性有着密切的关系。纳米粉的加入降低了原始粉末的平均粒度,使得金属陶瓷硬质相的粒度降低,减小了晶粒间的平均自由程。镶嵌于大颗粒环形相和弥散分布于粘结相中的细小硬质相颗粒,对裂纹的形成和扩展起到阻碍作用,会使金属陶瓷因裂纹扩展途径发生偏转而增韧。     

5A06铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为

对5A06防锈铝合金及其焊接接头疲劳性能断裂行为进行研究,采用疲劳试验、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对5A06铝合金的疲劳性能、金相组织、裂纹扩展特征和疲劳断口进行分析。结果表明:在循环次数为2×106时,铝合金母材、对接接头、横向十字、侧面连接和纵向十字接头的疲劳性能分别为99.97、70.96、57.48、48.20和41.80 MPa;铝合金母材疲劳裂纹起裂于截面最小部位,对接接头和横向十字接头裂纹起裂于焊趾等应力集中部位,裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头裂纹起裂于两板连接处应力集中部位,纵向十字接头裂纹起裂于热影响区;微观裂纹为沿晶和穿晶混合的扩展特征。对母材及其焊接接头的宏观断口呈暗灰色纤维状,具有一定的塑性;接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在球状孔洞、疲劳条纹和韧窝,并存在二次裂纹。     

CrWMn钢模具炸裂原因分析

某厂生产的CrWMn钢制模具经热处理后，在线切割过程中突然炸裂，为了查明其原因，对该模具进行了断口宏观和微观形貌、金相组织、硬度等分析。结果表明，该模具没有淬透且回火不充分，内部存在残余拉应力，是导致开裂的主要原因。裂纹起源于材料内部的非金属夹杂处，其成分组织分布不均匀以及回火不充分等缺陷促使裂纹扩展并引起炸裂。     

激光熔化沉积TC18钛合金的低周疲劳行为

研究激光熔化沉积TC18钛合金的室温低周疲劳行为。通过双重退火热处理制度获得的TC18钛合金显微组织由细小的片层状初生α相和转变β基体组成,且晶界α相不均匀。采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了低周疲劳试样疲劳断口以及纵截面。结果表明,在低周疲劳断口可以观察到多个裂纹源。主裂纹源区与次裂纹源区具有不同的断裂形貌。当裂纹沿着晶界α相扩展时,连续的晶界α相导致平直的裂纹扩展模式,而不连续的晶界α相导致曲折的裂纹扩展路径。     

2A12-T352铝合金挤压棒材裂纹产生的原因分析

用户在对Φ170 mm 2A12-T352铝合金棒材进行机加工过程中,棒材表面沿纵向出现裂纹。通过对裂纹处进行宏观组织、微观组织、能谱断口形貌以及化学成分分析得知:裂纹是由于棒材在淬火时从高温急剧冷却,内部产生较大的淬火应力,棒材表层存在晶粒尺寸异常粗大的粗晶区,拉伸应力超过表层粗晶区的抗拉强度后产生开裂,该裂纹为淬火裂纹。     

铁相形貌对铝硅合金高温拉伸断裂机制的影响

研究了不同铁相对铝硅合金高温拉伸性能及其断面显微组织、形貌的影响。结果表明:当合金中铁相形貌呈针状时,合金高温拉伸强度较好,但塑性较差;当合金中铁相形貌呈鱼骨状时,合金高温拉伸强度低于前者,但塑性较好。通过断面显微组织及断口形貌分析可知,含鱼骨状铁相的试样断口为典型塑性断裂特征,而含针状铁相的试样断口为典型脆性断裂特征。裂纹扩展均为沿晶断裂方式。     

T7951二次时效对7055铝合金裂纹扩展行为的影响（英文）

测定应力比(R)为0.6、0.05和-1的T6峰时效和T7951二次时效7055铝合金的裂纹扩展速率,并利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察材料的显微组织和断口形貌。结果显示,裂纹扩展速率受应力比、微观组织(如基体沉淀相、晶界析出相和无沉淀析出带)分布、尺寸和体积分数的影响。两种热处理状态材料在正应力比条件下的裂纹扩展速率随应力比增大而增大,当应力比R=-1时,裂纹扩展速率与R=0.06时的接近。在较小的应力强度因子变化范围内(?K),两种热处理状态材料的裂纹扩展速率差别不大,当?K超过一定值时,开始出现差异。断口分析表明,二次时效7055-T7951铝合金Paris扩展区疲劳条带间距比峰时效的小,表现出更好的断裂韧性。     

Q345D钢坯裂纹缺陷分析

对某公司出厂的圆形钢坯进行超声波探伤时发现裂纹缺陷,通过X射线探伤分析、化学成分分析、微观断口形貌观察、低倍组织分析、金相组织及夹杂分析,对该钢坯进行了裂纹缺陷分析。结果表明,脆性夹杂是钢坯形成微裂纹的主要原因,另外,基体组织中的珠光体偏析条带为这种脆性微裂纹的产生提供了有利条件。     

CrMoW转子钢高温超长寿命疲劳行为

利用旋转弯曲疲劳试验机,研究了CrMoW转子钢在常温与600℃条件下的超高周疲劳特性。对试验数据采用了三参数模型拟合,利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行分析。研究结果发现,600℃下的S-N曲线呈现连续下降的趋势,不存在传统意义上的疲劳极限。高温会加速试样的氧化,促进裂纹的萌生与扩展,降低材料的疲劳寿命。疲劳加载后材料的微观结构没有发生明显的变化,微观组织中有少量淬火加热时未溶解的残余MX相。断口分析表明,疲劳裂纹主要萌生于试样表面。在600℃下,裂纹萌生区发现夹杂物,该处裂纹的萌生是表面裂纹起源和亚表面夹杂物相藕合的结果。     

引压管开裂失效分析

某气田引压管在使用过程中发生了开裂,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析以及化学分析方法等对开裂引压管表面形貌、横向与纵向的微观组织、腐蚀形貌、断口表面垢物化学成分进行观察与分析。结果表明,引压管的化学成分满足标准要求,微观组织为奥氏体,且沿轧制方向存在带状分布的夹杂物。引压管表面存在较多的宏观裂纹,断口微观形貌表明裂纹属于穿晶开裂,存在分叉"湖泊"状形貌,断口形貌特征为河流状的解理花样。原料气中所含的硫、氯共同作用导致引压管发生应力腐蚀开裂。     

夹杂物对A357合金冲击性能影响的实验研究

探讨了夹杂物含量对A357合金组织和力学性能的影响。采用添加铝屑的方法,向铝熔体中引入不同含量的夹杂物,测试了材料的冲击性能,观察了材料的断口宏观和微观形貌,并进行了微区能谱分析。结果表明,随着夹杂物逐渐增加,合金冲击功逐渐下降,同时其承受载荷的能力下降;随着夹杂物含量的增加,其断口组织逐渐显示出解理特征,夹杂物越多形成的夹杂物聚集区和异质颗粒相越多,严重影响合金组织的均一性,冲击时成为裂纹源。     

高压洗涤器分布器的腐蚀开裂分析

高压洗涤器上部防爆空间入口处的分布器发生开裂,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及化学分析方法等对开裂分布器表面形貌、横向与纵向的微观组织、腐蚀形貌、断口表面垢物化学成分进行分析。结果表明：分布器的化学成分符合国家标准要求,微观组织为奥氏体+孪晶,平均硬度为HV143.8,开裂裂纹断口表面及裂纹尖端内有Al和Si等的氧化夹杂物,裂纹尖端延伸处可见与基体成分不同的胞状凸起的第二相,裂纹扩展沿第二相及夹杂物进行,这些夹杂物及第二相首先成为局部腐蚀的敏感点,在甲胺腐蚀液的作用下进而向纵深发展导致开裂,腐蚀坑则是以夹杂物为诱发点发展的局部腐蚀。