动车组用气动控制阀弹簧异常断裂的失效分析

动车组用气动控制阀发生数起回位弹簧异常断裂,影响列车运行安全.采用断口宏微观形貌观察、扫描电镜及能谱分析、金相显微组织分析、显微维氏硬度测试等手段对失效弹簧进行分析.结果表明:弹簧为疲劳断裂,裂纹萌生于弹簧内圈表面的横向外伤和表面凹坑处,服役过程中,裂纹从内圈表面向外部疲劳扩展,最终造成回位弹簧的早期断裂失效;弹簧内圈...     

城轨机车HXD3B 一系弹簧断裂失效分析

采用化学成分分析、金相分析、硬度测试、X射线衍射法残余应力测试和扫描电镜断口观察等手段,对发生断裂的铁路机车HXD3B一系弹簧断裂失效原因进行分析。结果表明,弹簧的组织出现了明显的混晶现象,弹簧表面出现较为严重的脱碳现象,在工作过程中若承受过大应力时,在夹杂物处产生疲劳裂纹源,最终导致该弹簧早期疲劳断裂失效。     

液压弹簧操动机构碟形弹簧断裂原因分析

操动机构产品碟形弹簧在使用过程中发生早期疲劳断裂,通过宏观检验、化学分析、金相检验、扫描电镜与能谱分析等方法对碟形弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:在碟形弹簧凹面内环面和端面交界处存在较集中的疏松孔隙,且有的贯通至表面而形成预裂纹,其在最大交变切应力作用下造成应力集中,预裂纹优先发展成疲劳裂纹源并扩展导致碟形弹簧断裂。碟形弹簧表面存在的折迭、微裂纹和疤痕等缺陷也是极大的安全隐患。     

汽车冲压模具弹簧的失效分析

为了寻找某一汽车零件冲压模具弹簧的失效原因,对弹簧断口部位进行了化学成分、金相组织、硬度、断口SEM扫描等测试。检验的结果表明,失效是由于在高交变应力作用下,弹簧丝在内侧表面附近区域形成了疲劳裂纹源,并最终导致弹簧早期疲劳断裂。     

汽车发动机气门弹簧断裂分析

对断裂的气门弹簧断口部位进行化学成分、金相组织、硬度、断口扫描检验的结果表明 ,断裂是由于原材料的冶金缺陷造成弹簧表面局部区域出现疲劳裂纹 ,最终导致弹簧早期疲劳断裂     

弹簧钢60Si2Mn疲劳试验断裂分析

对60Si2Mn弹簧钢进行了疲劳寿命试验。试验结果表明，疲劳寿命较低，未达到标准要求(不低于20万次)。采用化学成分检测、断口扫描观察、能谱分析和金相检验等方法，对疲劳试验中断裂弹簧进行了分析、检测。分析结果表明，钢丝表面微裂纹是导致弹簧疲劳断裂的直接原因，该裂纹是由于母材表面存在轧制缺陷，经过拉拔表面产生硬化组织，由于塑性不足，产生微裂纹；钢丝近表面存在超尺寸夹杂物，该夹杂物属于连铸过程中典型的外来宏观夹杂物，间接加速了弹簧疲劳断裂。     

弹簧钢60Si2Mn疲劳试验断裂分析

对60Si2Mn弹簧钢进行了疲劳寿命试验.试验结果表明,疲劳寿命较低,未达到标准要求(不低于20万次).采用化学成分检测、断口扫描观察、能谱分析和金相检验等方法,对疲劳试验中断裂弹簧进行了分析、检测.分析结果表明,钢丝表面微裂纹是导致弹簧疲劳断裂的直接原因,该裂纹是由于母材表面存在轧制缺陷,经过拉拔表面产生硬化组织,由...     

汽车发动机气门弹断裂分析

对断裂的气门弹簧断口部位进行化学成分,金相组织,硬度,断口扫描检验的结果表明,断裂是由于原材料的冶金缺陷造成弹簧表面局部区域出现疲劳裂纹,最终弹簧早期疲劳断裂。     

铁路机车用51CrV4弹簧失效分析

采用化学成分分析、组织观察和硬度测试等分析方法,对铁路机车用51CrV4弹簧进行失效分析。结果表明:断簧的化学成分、非金属夹杂物级别和金相显微组织均符合技术规范要求。但弹簧的强度、断口处硬度及疲劳源附近残余压应力值偏低,且存在全脱碳层。此外,弹簧支撑圈和工作圈间因反复接触产生的压痕破坏了表面完整性,易于引发应力集中而导致弹簧疲劳裂纹萌生。在这几个因素综合作用下,弹簧在高频交变应力作用下产生裂纹导致早期疲劳断裂失效。     

铁路货车减振弹簧断裂分析

对断裂的货车减振弹簧断口部位进行化学成分、金相组织、硬度、断口扫描能谱检测的结果表明,断裂是由于热加工不当造成弹簧表面创伤及局部过热并产生断网状铁素体而使弹簧局部区域出现疲劳裂纹,最终导致弹簧早期疲劳断裂.     

汽车发动机B48盘簧断裂原因分析

利用光学显微镜与扫描电镜对汽车发动机中断裂的B48型盘簧微观组织与断口进行分析。结果表明,盘簧断裂属于疲劳断裂。造成疲劳断裂的原因是由于盘簧在工作状态下发生了剧烈的摩擦,盘簧表面发生相变,形成疲劳裂纹。     

油缸用碟簧断裂分析

50CrVA钢制油缸用碟形弹簧在服役的早期发生断裂。采用直读光谱仪、洛氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜等对该碟形弹簧的化学成分、硬度、非金属夹杂物、表面脱碳层、显微组织和断口形貌进行了分析。结果表明,50CrVA钢碟簧断裂是疲劳断裂,裂纹源由支撑面的加工硬化表层与次表层中的夹杂物共同作用所形成。提高碟簧使用寿命的措施是改善原材料的纯净度和提高表面加工质量。     

显微组织对TB17钛合金高周疲劳性能的影响

对比研究了TB17钛合金3种典型组织形态(双态组织、网篮组织和片层组织)对其高周疲劳性能的影响,并分析了高周疲劳断口形貌。结果表明：双态组织特征的TB17钛合金具有最高的强塑性匹配水平,但其疲劳寿命与应力呈双线性关系,疲劳性能并不稳定;网篮组织的强塑性稍差,但具有最高的疲劳强度和疲劳比;片层组织的疲劳强度比网篮组织略低,但其疲劳比和拉伸塑性最差。高周疲劳加载应力处于低应力状态时,疲劳裂纹倾向于试样内部、单源萌生,而处于高应力状态时,疲劳裂纹倾向于试样表面、多源萌生。网篮组织存在更多的二次裂纹,且疲劳条带更为清晰密集,裂纹扩展路径更曲折,在扩展时消耗的能量更多。     

汽车弹簧断裂分析

汽车用弹簧(后簧)在试验过程中发生断裂。对断裂弹簧进行外观检查、金相组织和显微硬度检测,对弹簧断口进行宏微观检查、能谱分析,综合分析弹簧的断裂性质和原因。结果表明,弹簧的断裂性质为疲劳断裂。断裂过程及原因为:弹簧喷丸之前,由于磁粉探伤机故障产生电火花放电,引起弹簧局部接触高温而在表面形成一个烧伤区;该烧伤区破坏了弹簧的表面完整性,导致弹簧疲劳寿命大幅度降低,在试验载荷作用下,从烧伤区萌生疲劳裂纹并发生断裂。改进措施为加强关键设备、工艺的监控,以避免弹簧生产过程中受到异常损伤。     

喷丸对H13钢单边带缺口试样疲劳裂纹扩展行为的影响

喷丸工艺通过改变试件的表面形貌、微观组织及残余应力等表面完整性可以影响裂纹的萌生和扩展;对于存在缺陷的试件,喷丸的作用机制和影响结果有所不同。采用白光干涉仪、SEM、XRD及显微硬度计等对单边带缺口的H13钢薄板试样喷丸前后的表面完整性进行了测定。并借助原位SEM开展了系列裂纹扩展试验,分析了喷丸对试样疲劳寿命、裂纹扩展速率以及疲劳断口特征的影响。研究结果表明,虽然残余压应力诱发裂纹闭合,但由于喷丸后表面粗糙度的大幅提高增强了缺口效应,表面加工硬化使得韧性有所降低,以及残余应力在加载过程中发生松弛等因素,喷丸后单边带缺口试样的裂纹萌生过程缩短,疲劳寿命降低,且裂纹扩展速率的变化较小。喷丸前后疲劳断口形貌均为准解理特征,喷丸后断口近表面处的撕裂棱特征消失。     

Microstructure-sensitive extreme-value probabilities of high-cycle fatigue for surface vs. subsurface crack formation in duplex Ti-6Al-4V

The distributions of the extreme-value driving force(s) for surface vs. subsurface fatigue crack formation (nucleation and early growth) in high-cycle fatigue are evaluated for a microstructure variant of duplex Ti-6Al-4V. In polycrystalline metals, previous work has explored estimation of the driving force(s) for fatigue crack formation at the scale of the grains by computing non-local fatigue indicator parameters (FIPs) based on the cyclic plastic strain averaged over domains on the length scale of the grains. Instantiated statistical volume elements (SVEs), which sample the distributed microstructure attributes of interest for a given material system, can be simulated via the finite element method with embedded polycrystalline plasticity models to estimate the distributed plasticity and resulting FIPs. This strategy of simulating multiple SVEs is in contrast to the simulation of a single representative volume element which is typically untenably large for extreme-value distributions of microstructure attributes or response variables. In this work, multiple SVEs are instantiated with both traction-free (i.e. surface) boundary conditions and fully periodic (i.e. subsurface) boundary conditions. In addition to estimating the extreme-value distributions of the FIPs, newly introduced extreme-value marked correlation functions are applied to characterize the coupled crystallographic microstructure attributes (e.g. grain size, grain orientation, grain misorientation) that most influence the extreme-value distributions of the FIPs. It is shown that there is overlap in the distributions of the driving forces for surface vs. subsurface crack formation in the low to moderate range of failure probability based on FIPs; however, at higher failure probability levels, the driving forces are highest for surface crack formation. The overlap in the distributions of the driving forces for fatigue crack formation in the low to moderate probability range may assist in describing the competing surface vs. subsurface failure modes that are observed experimentally.     

The evolved microstructure ahead of an arrested fatigue crack in Haynes 230

The dislocation microstructure beneath surface slip traces produced by fatigue loading of Haynes 230 was revealed to be a function of distance from a crack tip. The microstructure beneath these traces evolves from planar slip bands with increasing dislocation density and decreasing interband spacing as the crack tip approaches one of refined subgrains and lamellar bands at and in the vicinity of the crack tip. Similarly, beneath fatigue striations the microstructure evolves from nanosized subgrains to a banded structure with increasing distance from the fracture surface. These structures are significantly different to those predicted to develop under fatigue loading of a planar slip material. The evolved structures are considered in terms of the microstructure generated by severe plastic deformation.     

AZ91系列压铸镁合金高周疲劳断口形貌分析

AZ91D压铸镁合金中加入富Ce稀土后,组织得到明显细化,压铸过程中产生的气孔变小,分布更加均匀,能够减少疲劳裂纹源的产生。AZ91D合金拉伸断口表现为既有解理台阶又存在细小撕裂棱及韧窝的混合断裂特征,加入1?后,合金断口的韧性断裂特征增加,有利于提高合金的室温力学性能。AZ91D合金疲劳裂纹源萌生于合金内部的气孔和夹杂处,疲劳裂纹沿晶界扩展,加入稀土后,疲劳裂纹扩展区有疲劳辉纹出现,疲劳断裂呈现出准解理和韧窝断裂的混合特征。     

表面纳米化对工业纯锆四点弯曲疲劳性能的影响

采用表面机械研磨工艺对工业纯锆进行处理,利用四点弯曲疲劳试验对试样的疲劳性能进行测试。通过对试样微观组织观察、显微硬度和残余应力表征,并结合有限元方法对四点弯曲试样应力分布的模拟,分析表面纳米化对工业纯锆四点弯曲疲劳性能的影响机理。研究表明,表面纳米化工业纯锆相对于原始试样疲劳极限提高约23%。这是由于原始工业纯锆在加载时最大拉应力位于试样表层,导致疲劳裂纹在表层萌生,而表面纳米化工业纯锆由于组织强化及残余压应力作用,使疲劳强度得到提高,并且使裂纹在次表层萌生,从而获得较好的疲劳性能。