非金属夹杂物对工具钢断裂韧性的影响

本文研究非金属夹杂物含量对热作模具钢断裂韧性的影响。试验材料为AISI H13和H1钢。文章讨论了在不同大小的裂纹尖端应变区域和夹杂物平均间距条件下空穴形成的模式,通过讨论说明了各种回火硬度模具钢的断裂韧性变化情况。研究结果表明：在低温回火后的高硬度钢中,均匀分布的非金属夹杂物不会降低甚至还略为提高断裂韧性;     

变速箱副箱中间轴断齿失效分析

对变速器中间轴在试验过程中发生断齿失效,进行了失效中间轴的化学成分、断口宏观和微观形貌、硬度和金相组织及非金属夹杂物能谱(EDS)分析。结果表明,由于齿根圆角存在非马氏体网状组织,降低了中间轴的疲劳极限强度,断裂源处的非金属夹杂物促进了疲劳裂纹的产生,使其在试验早期失效。     

42CrMoE制连杆螺栓断裂失效分析

对断裂后的42CrMoE钢制连杆螺栓进行了失效分析,研究了螺栓的冲击功、硬度等力学性能,对其元素组成及含量进行了测定,采用金相显微镜分析其非金属夹杂物含量、显微组织,观察宏观断面形貌,及采用扫描电镜观测断口微观形貌。结果表明,螺栓的硬度及冲击功无明显异常现象,非金属夹杂物含量符合相应国家标准。表层和中层金相组织为回火索氏体、铁素体和下贝氏体,心部金相组织为回火托氏体、回火索氏体、铁素体及下贝氏体,晶粒度均为9~8级;螺栓失效属疲劳断裂,整体显微组织分布不均匀也是导致其断裂的重要原因;     

城轨机车螺旋弹簧断裂分析

对断裂失效的城轨机车螺旋弹簧采用扫描电镜、金相检验、强度和硬度测试等方法进行。结果表明:该弹簧的断裂方式为疲劳断裂,显微组织、晶粒度和非金属夹杂物水平均正常,造成其断裂失效的主要原因是弹簧表面脱碳缺陷深度过大(>0.2mm),从而降低表面强度。基体组织的洛氏硬度和强度检测结果表明,其硬度和强度偏低,导致弹簧疲劳寿命显著降低而出现断裂失效。     

[英]非金属夹杂物对工具钢断裂韧性的影响

<正> 本文研究非金属夹杂物含量对热作模具钢断裂韧性的影响。试验材料为AISI H13和H1钢。文章讨论了在不同大小的裂纹尖端应变区域和夹杂物平均间距条件下空穴形成的模式,通过讨论说明了各种回火硬度模具钢的断裂韧性变化情况。研究结果表明:在低温回火后的高硬度钢中,均匀分布的非金属夹杂物不会降低甚至还略为提高断裂韧性;在较高温度回火后的低硬度钢中,非金属夹杂物的作用受到从马氏体中沉淀出的碳化物的影响,而碳化物及非金     

柴油机润滑油泵高强度螺栓断裂失效分析

通过化学成分、金相、硬度、拉伸强度等理化试验,对比分析了某柴油机润滑油泵用螺栓断裂失效的原因。结果表明:断裂螺栓非金属夹杂物尺寸和数量远大于未断裂螺栓,扫描电镜断口观察到明显的疲劳条带,符合疲劳断裂特征。最终确定非金属夹杂物导致的抗疲劳性能降低是螺栓断裂的主要因素。     

基于海上开发完井套管的金相分析试验

为确定海上开发完井过程中某井的13有8分之3英寸套管断裂失效原因,分别采用金相显微镜、SEM和EDS对失效套管进行金相组织分析、断口宏观与微观检测分析以及不同部位组织的微区成分分析和夹杂物分析等试验。最终在断口处发现大块Cr的氧化物夹杂,结合套管使用工况,判定N80套管断裂的主要原因是恶劣的服役环境条件下套管在薄弱环节(即含大尺寸氧化物系冶金夹杂处)发生弯曲断裂。     

发动机缸盖螺栓疲劳断裂失效分析

通过断口(宏观)形貌分析、微观组织分析、化学成分检测以及硬度测试等手段对SCM435钢发动机缸盖螺栓的疲劳断裂进行失效分析。结果表明,失效SCM435钢缸盖螺栓的化学成分和显微组织合格,硬度符合技术要求。失效样件1的断裂原因为表面脱碳引起的脆性断裂,螺栓断裂部位的表面脱碳层宽为120μm;失效样件2主要是非金属夹杂物所引起的疲劳断裂,近球状的CaS-CaO-Al₂O₃-MgO复合型冶金夹杂物造成了沿晶裂纹。对材料的塑韧性、表面脱碳及非金属夹杂物等指标,提出了改善建议。     

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为确定海上开发完井过程中某井的13有8分之3英寸套管断裂失效原因,分别采用金相显微镜、SEM和EDS对失效套管进行金相组织分析、断口宏观与微观检测分析以及不同部位组织的微区成分分析和夹杂物分析等试验。最终在断口处发现大块Cr的氧化物夹杂,结合套管使用工况,判定N80套管断裂的主要原因是恶劣的服役环境条件下套管在薄弱环节（即含大尺寸氧化物系冶金夹杂处）发生弯曲断裂。     

N02200板材热加工断裂失效分析

为了研究N02200板材热加工过程中发生断裂的原因,对出现的断裂失效部位进行取样分析,采用化学成分分析、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等手段,对N02200板材的化学成分、金相组织、断口形貌进行分析,研究其断裂失效机制。结果表明,高温长时间加热致使金属内碳发生石墨化转变并偏聚于晶界,熔炼时过量氧化铝类夹杂物以及原料带入的Si-Ca-Mg-Al类裹渣非金属夹杂物等3类晶界夹杂导致晶界脆性,是N02200板材热加工过程中失效的主要原因。通过控制原料清洁度以减少非金属夹杂、改进熔炼工艺以减少氧化铝类夹杂和调整加热规程以降低加热时间,降低了晶界处各种夹杂、提高了热加工性能。     

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。     

渗碳齿轮钢18CrNiMo7-6的疲劳性能及其影响因素

以18CrNiMo7-6齿轮钢为研究用基础钢,在传统真空脱气冶炼方式基础上,采用Nb微合金化和电渣重熔冶炼相结合获得一种对比试验钢,通过旋转弯曲疲劳试验表征了两种试验钢的疲劳性能,并利用显微组织、硬度分布、疲劳断口表征以及夹杂物分析等手段,探究了两种试验齿轮钢疲劳性能的影响因素。结果表明,采用电渣重熔方法冶炼并Nb微合金化的试验钢的疲劳极限较基础钢提高90 MPa,且相同载荷下寿命显著提高,渗碳层晶粒度由基础钢的7.5级细化至9级,而残留奥氏体含量的增加导致其表面硬度降低。通过Aspex夹杂物表征发现试验钢中夹杂物数量较基础钢大幅度降低,且硬质氧化物夹杂较少,与断口表征结果相一致。综合分析可知,晶粒细化和非金属夹杂物水平下降是提升试验钢疲劳性能的主要因素。     

铝型材挤压模具失效分析

H13钢模具在生产铝型材的过程中出现早期软化、变形、开裂和磨损等问题，采用化学成分分析、硬度测试和显微组织观察等检测方法，对模具失效原因进行分析。结果表明:该模具在渗氮前进行的淬火和回火工艺不合理，存在少量夹杂和未溶解的碳化物，使其整体韧性不高；其渗氮层厚度较薄，且渗氮层硬度偏低，组织不稳定，渗氮层与基体的结合力较差，加剧模具渗氮层的剥落和磨损。建议从模具的热处理工艺和渗氮工艺方面进行优化来提高其硬度和冲击韧性，从而延长模具的使用寿命。     

38CrMoAlA钢传动主轴失效分析

借助光谱仪、蔡司光学显微镜和洛氏硬度计等分析手段对38CrMoAlA钢主轴失效件的化学成分、非金属夹杂物、断口裂纹形貌、显微组织和硬度进行检测与观察,分析并讨论了造成该工件裂纹产生的影响因素。结果表明:38CrMoAlA钢主轴的化学成分、硬度、渗氮层、非金属夹杂物、带状组织均符合标准要求;显微组织晶粒粗大,为贝氏体+珠光体,非预期使用态组织(回火索氏体),故工件硬度高、内应力较大、脆性较大,在应力的作用下易产生裂纹,导致脆性断裂失效。     

稀土元素La对300M钢疲劳性能的影响

采用力学性能测试、疲劳断口形貌及裂纹源非金属夹杂物扫描电镜分析等方法,研究了稀土元素La对300M钢常规力学及高周疲劳性能的影响,以及稀土La对300M钢非金属夹杂物形态及尺寸的改性作用。结果表明:添加0.006%(质量分数)的稀土La对300M钢的常规力学性能影响较小,却显著提高300M钢的高周疲劳性能;300M钢加入稀土La后,其疲劳极限σ_-1由867 MPa提高至940 MPa;添加稀土La改性后的钢中夹杂物尺寸变大,并转变为含S、O的稀土夹杂物,其硬度、弹性模量、膨胀系数与钢基体更接近,有效减小了夹杂处的应力集中,有利于提高钢的高周疲劳性能。     

装载机曲轴断裂原因分析

装载机累计运行1700 h后，柴油发动机曲轴发生断裂失效。通过化学成分分析、硬度检测、金相检查、断口宏观和微观分析等方法，探究曲轴断裂失效的原因。结果表明:该曲轴的失效模式为高周疲劳断裂失效，裂纹源在曲轴第6连杆颈轴颈内部深度约6 mm区域；轴颈内部未完全闭合的缩孔缺陷和呈带状聚集分布的大颗粒(Ti,Nb,V)(N,C)非金属夹杂物是曲轴断裂失效的主要原因。发动机运转过程中曲轴在服役应力的作用下，缩孔缺陷作为裂纹源在(Ti,Nb,V)(N,C)非金属夹杂物偏聚带发生裂纹扩展长大，形成轴颈内部裂缝，并持续疲劳扩展，最终发生疲劳断裂失效。     

飞机刹车盘钢夹断裂分析

飞机刹车盘钢夹在使用过程中发生断裂。利用体视显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪等手段对发生断裂的钢夹的断口宏观微观形貌、组织、微区成分和显微硬度进行分析。结果表明:钢夹的断裂模式为疲劳断裂;断裂原因与钢夹材料硬度明显低于设计要求,显微组织中存在大量条状氧化物夹杂（大于3级）,导致材料强度降低、承载能力不足有关;建议严格控制钢夹热处理工艺,原材料缺陷以及零件装配公差。     

弹簧钢稳定杆失效分析

通过形貌观察、硬度测试、组织检验和能谱分析,研究60Si2Mn弹簧钢的失效原因以及影响因素,如夹杂物、表面脱碳、表面缺陷等。结果表明此弹簧钢断裂为早期疲劳断裂,裂纹源萌生于表面及次表面。     

高速钢轧辊的组织性能及失效机制

针对高速钢轧辊剥落试样,通过SEM对试样表面裂纹、内部裂纹和断口形貌进行了观察,同时对样品进行了EDS分析及硬度测试,研究了高速钢轧辊组织中碳化物种类、形态及分布,分析了影响疲劳裂纹形成、扩展因素,以及硬度和耐磨性变化的影响因素。结果表明:高速钢轧辊表面产生热疲劳裂纹的主要原因是由于轧辊受到剧烈的冷热温度交替变化,在辊表面产生严重热应变,出现热疲劳裂纹,扩展后造成剥落。裂纹萌生、扩展路径和方式与热疲劳或接触疲劳应力有关,减少轧辊中夹杂物的数量,细化夹杂物状态,改善轧辊组织中碳化物的形态和分布,有利于减轻热疲劳裂纹的萌生和扩展。     

Carbon segregation and inclusions effects on surface fracture morphology of a 12% chromium stainless steel

Martensitic 12% chromium stainless steel is generally used for the manufacture of water vapour turbine blades. This material, under these environmental conditions, develops fatigue corrosion with failure as a result of the segregation of certain constituent elements such as phosphorus (P) and sulphur (S),^[1–3] or the presence of some types of inclusions.^[2–4] To be able to understand and explain these phenomena, in situ characterization of the fractured surfaces were performed for two types of samples: steel 1 as manufactured turbine material whose fracture mode is intergranular and steel 2 issued from last stage turbine blades after 100 000 h service at 40 °C whose fracture mode is transgranular. The techniques used for characterization were scanning electron microscopy (SEM) coupled with the x-ray analysis by energy dispersive spectroscopy (EDS), and auger electron spectroscopy (AES). The Auger results enabled the understanding of the brittle to ductile transition for the material by showing the simultaneous diffusion of carbon from grain boundaries (GB) to grains (G) and chromium from G to GB. Furthermore, the heavy segregation of phosphorus at the GBs could explain the intergranular crack rupture traces observed in steel 2. SEM observations coupled with EDS analysis showed the presence of different types of non-metallic inclusions such as silicon-based complex inclusions and manganese sulfides (MnS). The presence of silicon-based complex inclusions at GB could explain the intergranular fracture mode previously reported. The characterization of the fracture appearance suggests also that MnS inclusions can act as nucleation sites for secondary microcracks at the GB level that were observed after service.