钢中非金属夹杂物及对性能的影响

简要介绍了钢中非金属夹杂物的分类及形态,分析了非金属夹杂物与裂纹的形成之间的关系。结合电机弹性轴断裂、供暖水管泄露和液化石油气罐鼓包开裂等失效实例分析了非金属夹杂物对钢的塑韧性、疲劳性能、耐腐蚀性能和氢致延迟断裂等的影响。     

H13钢压铸模具开裂分析

H13热作模具在使用过程中发生提前失效,在其工作面发现裂纹。利用金相显微镜(OM)、洛氏硬度计（RHT）、扫描电子显微镜(SEM)与能谱仪(EDS),分析对比试样的金相组织、基体硬度、微区元素分布情况等。结果表明:H13热作模具钢由于疲劳断裂导致失效,断裂原因为基体组织不均匀、非金属夹杂物与有害杂质元素较多。提高钢的冶金质量、改善热处理工艺、严格控制非金属夹杂物与有害元素含量,可保证模具钢拥有良好的疲劳强度和较长的使用寿命。     

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。     

铀矿用不锈钢泵轴断裂原因分析

目的找到不锈钢泵轴断裂原因。方法通过对断裂的泵轴进行失效分析,利用扫描电镜、金相显微镜、直读光谱仪、显微硬度计等测试方法和手段,对失效泵轴的断口形貌、组织、化学成分、显微硬度等进行分析。结果断口形貌呈明显的脆性疲劳开裂特征,且裂纹源呈现多源特征,有疲劳辉纹和二次裂纹存在。316L泵轴材质成分和组织问题不大,在近表面存在大量夹杂物,同时泵轴表面观察到点蚀和微裂纹存在。结论近表面夹杂物在酸性环境中极易引起点蚀,同时泵轴与联轴器根部结合处存在变截面,形成应力集中。当泵轴受到腐蚀、应力以及电机交变载荷作用时,形成腐蚀疲劳裂纹源,裂纹扩展造成瞬断是此次不锈钢泵轴断裂的主要原因。     

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。     

非金属夹杂物对钢帘线盘条抗拉强度及断裂行为影响

用金相显微镜和扫描电子显微镜研究了盘条中非金属夹杂物的形态与类型及其对盘条使用过程中断裂行为的影响,并测试了盘条的抗拉强度。盘条在使用过程中发生断裂,断口呈杯锥状和撕裂状。裂纹萌生于非金属夹杂物与基体的界面处;在后续的拉拔或捻股过程中,裂纹沿着夹杂物快速扩展,导致钢丝断裂。     

硫化物对冷辗芯辊疲劳裂纹萌生的影响

硫化物夹杂对疲劳裂纹源萌生的影响有正负二重性。本文分析硫化物形状、尺寸、分布和力学性能对高速钢W6Mo5Cr4V2冷辗芯辊疲劳断裂的作用,认为质软硫化物能够减缓硬脆非金属夹杂物对基体产生的嵌镶应力,阻止疲劳裂纹的萌生。     

电机轴疲劳断裂失效分析

通过扫描电镜（SEM）,能谱（EDS）和金相分析等方法对电机轴疲劳断裂失效原因进行了分析,发现疲劳裂纹源为轴表面的环状切削加工痕迹,轴表面的堆焊层,钢中硫化锰含量过高以及未按要求进行调质处理等因素加速了电机轴的疲劳断裂过程。     

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。     

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。     

X80针状铁素体管线管的超高周疲劳行为

采用超声疲劳试验加载方法,研究了X80针状铁素体管线管的超高周疲劳行为,并利用扫描电镜(SEM)对其疲劳断口进行了观察。结果表明,在10^9循环周次内,X80针状铁素体管线管的超高周疲劳S-N曲线为连续下降型,不存在传统疲劳极限的水平平台。SEM疲劳断口观察表明,在高应力幅短寿命区域,疲劳裂纹主要萌生于试样表面的加工缺陷,而在10^7循环周次以后,疲劳断裂主要起源于试样内部的非金属夹杂物。     

18CrNiMo7-6���������ѷ���

 某厂生产的18CrNiMo7-6齿轮轴,在进行热处理过程中出现开裂,将齿轮轴切开,采用金相、扫描电镜等分析方法对试样断口的裂纹源以及裂纹的扩展、裂纹末端进行了综合分析,查找开裂原因。结果表明裂纹两侧没有氧化脱碳,没有非金属夹杂物聚集,裂纹是淬火裂纹,没有发现导致淬火裂纹的冶金缺陷,裂纹是齿轮轴淬火后没及时回火造成的。     

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。     

42CrMoA钢主轴内部夹杂缺陷分析与控制

42CrMoA钢主轴在锻造后无损检测时发现内部有缺陷。采用宏观分析、扫描电镜观察、能谱分析、金相分析、化学成分分析、力学性能分析等方法对主轴缺陷的性质、成因和对主轴的影响进行了分析。结果表明：主轴内部缺陷为外来夹杂物,主要包含Al、Si、Ti、Ca、Mg、Na、K等元素的氧化物,主要为钢液或渣液冲刷熔蚀脱落的耐火材料形成的复合夹杂物,以及少量保护渣、炉渣,这些外来夹杂物集中分布在主轴的心部,其他位置的化学成分、内生夹杂物、金相组织、力学性能检测结果正常。通过优化浇铸工艺、挡渣设计等措施可以减少外来夹杂物。     

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。     

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采用金相显微镜、扫描电镜对现场断裂的拨叉轴进行了分析。结果表明:断裂属于典型的疲劳断裂,具有沿晶与韧性断裂两个特征。分析认为:断裂的主要原因是材料在加工或安装时产生的销孔内圆周面划痕在使用过程中产生应力集中。在热处理过程中基体组织粗化,魏氏组织严重,内表面的淬火层马氏体组织没有良好的韧性,极易萌生裂纹,而失效断裂。