失效分析技术及其应用 第五讲 断裂分类及韧、脆断裂的转变

韧性与脆性断裂失效是根据机械构件或零件断裂时在最终分离前出现的宏观塑性应变量明显与否而表征的两种失效的类型。往往在实际工程中,机械构件或零件断裂并不是纯韧性或脆性的,失效件常常既显示韧性特征,又显示出脆性特征,即韧性—脆性的混合断裂失效。机械构件或零件的失效分析,通常需要鉴别其断裂失效的类型。失效可以由一种或几种机理引起,包括腐蚀或磨损之类的表面损伤、弹性或塑性变形和断裂等。本讲主要讨论断裂分类、韧性与脆性的转变及其韧性与脆性断裂特征等内容。     

断裂失效分析(续)

3.3疲劳断裂失效分析　疲劳断裂失效分析的内容包括：分析判断零件的断裂失效是否属于疲劳断裂与疲劳断裂的类别;引起疲劳断裂的载荷类型与大小以及疲劳断裂的起源等.疲劳断裂失效分析的目的则是找出引起疲劳断裂的确切原因,从而为防止同类疲劳断裂失效再次出现所要采取的措施提供依据.     

飞机前支柱斜撑杆支臂断裂分析及预防

前支柱斜撑杆支臂是某飞机上的一个重要焊接组合件,由BT20钛合金制成,在焊接及热处理后发生断裂.为此进行了化学、金相、断口、及力学性能、微区能谱等冶金材质分析,并进行了工艺及加工过程的受力分析.结果表明:零件的断裂失效,是零件产生焊接变形部位定位夹具过盈装配,在零件内形成的过大拉应力与该应力区存在的脆性偏析带共同作用的结果.而安装定位夹具所引起的拉应力过大是断裂的主要原因.通过试验制定了可行的改进措施,杜绝了零件再次产生断裂失效.     

汽车助力转向泵失效分析

汽车助力转向泵失效是一起多零件断裂共存的事故。采用化学成分分析、硬度测试、宏观和微观分析以及扫描电镜和能谱分析等方法,分析了该汽车助力转向泵失效的原因。根据从理化检验获得的结果,并考虑到当泵进行运转时每个零件所起的作用和承受的载荷,找出了叶片是首裂件,其断裂的原因归之于叶片内部存在严重的长串状夹杂物缺陷。     

失效分析技术及应用 第八讲 疲劳断裂失效显微形貌分析

疲劳断裂失效的显微形貌最突出的特征是疲劳辉纹条纹和轮胎压痕花样,这两个特征常常作为疲劳断裂失效或疲劳断口的显微判据,即在未知断口上如果能够观察到这两种特征之一就可以判断未知断裂或断口为疲劳断裂或疲劳断口。另外,疲劳断裂失效断口还具有解理或准解理、韧窝花样、蛇行滑移花样、二次裂纹等显微形貌特征。     

40Cr钢螺栓断裂分析

采用金相检验、硬度测试及化学成分分析等方法对变速箱制动鼓定位螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明，由于零件在热加工后未按要求进行热处理，导致出现非正常组织，降低了零件的硬度和强韧性，加上零件肩胛根部没有过渡圆弧易造成应力集中，因此在装车使用后不久便发生了螺栓断裂失效。     

轴的选材与失效案例分析

从实例出发对轴类零件选材不当导致的失效进行了讨论和分析.着重从材料、金相组织,断口学等方面进行了比较详细的分析,重点阐述了选材与失效的关系.轴类选材错误常导致显微结构和力学性能不能满足使用要求,尤其是疲劳性能大大下降最终导致使用过程中轴的早期疲劳断裂.基于上述分析从失效分析的角度提出了避免轴类零件早期失效的一些措施.     

某伺服机构摩擦片断裂分析

针对某伺服机构摩擦片在装配调试过程中易发生断裂失效的现象,通过对断裂的摩擦片进行化学成分分析和断口分析,并结合零件成型工艺及其实际使用性能要求,综合分析了引起摩擦片断裂的原因。结果表明:摩擦片材料本身存在着缩孔和疏松等铸造缺陷,致使所加工零件的力学性能不能满足实际使用强度要求,从而最终导致摩擦片过早发生断裂;同时根据分析结果提出了相应的改进措施。     

30CrMnSiA钢螺钉断裂失效分析

螺钉在装配时发生断裂失效。对断裂螺钉进行了宏、微观检验,并对零件的加工工艺及装配工艺进行了分析。结果表明,与螺钉联接的螺纹套管内螺纹变形使两者在装配时卡死,卸下时扭断。     

摩托车发动机Ⅱ轴断裂分析EI

分析了某摩托车发动机Ⅱ轴断裂失效的性质和原因。对故障件进行了宏观和微观断口分析、材料及热处理质量复查以及距断面不同部位含氢量的测定。结果表明，零件的断裂性质属氢致损伤，氢主要来源于热处理过程中，而零件的结构缺陷所引起的应力集中是氢致开裂的应力源。     

起重机轴承失效分析

采用扫描电镜、光学显微镜和硬度等检测方法,对港口起重机底部轴承失效进行了分析。结果表明,造成该零件失效的原因是由于滚珠材料中存在较多的网状碳化物加之硬度偏低,以及轴承内外圈硬度偏低,致使轴承发生早期断裂。     

硅油风扇离合器转轴装配断裂失效分析

硅油风扇离合器转轴在装配时发生断裂,通过对断裂的风扇转轴进行宏观分析发现,断裂起源于转轴中心的孔洞,并且在未断裂转轴的底部中心同样存在孔洞。通过金相方法进一步确认了风扇转轴内部孔洞的存在,并分析了孔洞缺陷的性质,从而找到了风扇转轴早期断裂失效与零件内部存在严重的铸造缩孔缺陷有直接关系。另外转轴显微组织异常粗大有过热现象,加剧了转轴早期断裂失效的发生。最后针对导致转轴断裂的原因提出了预防改进措施。     

重型汽车后桥轴头断裂分析

某重型汽车后桥轴头发生断裂，通过对失效轴头的断口分析，发现其有明显的疲劳断裂特征。疲劳源出现在零件受力的中性层附近，并且呈多疲劳潭。中性层是正常工作条件下受力最小的区域。进一步对样品进行金相检验、化学分析和扫描电镜分析，发现在轴头材料的中性层附近存在着大量的残余缩孔和氧化物夹杂等缺陷，可观察到多处由残余缩孔和夹杂物为起裂源的特征形貌，表明残余缩孔等缺陷是引起材料疲劳断裂的主要原因。     

覆层零件多冲碰撞试验与失效特征

利用自制的冲击碰撞疲劳试验装置和有关分析测试设备对激光覆层零件进行了多冲碰撞试验和失效分析.发现在反复多次冲击碰撞力作用下,覆层零件表现出表面裂纹、表面塑性变形、表面点蚀和覆层崩落等多种失效形式.文章报告了试验方法并初步分析归纳了覆层零件在多冲碰撞载荷下的一些独特失效特征.     

φ28mm光杆断裂失效分析

28mm光杆使用78天后断裂。通过对断裂光杆的设计强度校核,断口的宏观形貌分析、材质及显微组织的检验,认为,由于光杆未按要求进行热处理,导致出现非正常显微组织,降低了零件的疲劳性能,加上光杆表面有损伤造成的应力集中,因此在使用后不久便发生断裂失效。     

复合材料随机渐进失效分析与声发射监测

结合随机渐进失效分析方法和声发射监测对复合材料单向拉伸试件进行损伤分析。结果表明: 随机渐进失效方法能很好地反映复合材料失效的随机性和渐进性特征。受载初期, 复合材料失效的随机性特征明显, 在整个试件内均有失效产生。随着载荷的增加, 损伤不断累积, "随机临界核"形成, 复合材料很快失效, 且一旦有失效产生, 纤维断裂数的增加与声发射事件数的累积具有很好的一致性。比较基体开裂和界面脱粘对复合材料拉伸性能的影响: 界面脱粘比基体开裂更容易导致复合材料拉伸性能的下降, 当不存在基体开裂和界面脱粘时, 纤维断裂呈现"集簇"特征, 复合材料断裂的脆性特征较为明显。      

28mm光杆断裂失效分析

φ28mm光杆使用78天后断裂.通过对断裂光杆的设计强度校核,断口的宏观形貌分析、材质及显微组织的检验,认为,由于光杆未按要求进行热处理,导致出现非正常显微组织,降低了零件的疲劳性能,加上光杆表面有损伤造成的应力集中,因此在使用后不久便发生断裂失效.     

销轴断裂原因分析

采用金相分析、硬度测试及化学成分分析等方法对销轴断裂的原因进行了分析。结果表明,由于零件未按要求进行热处理,导致表面脱碳层超标、组织中有马氏体等非正常组织,加上在螺纹牙底容易造成应力集中,因此在使用后不久便发生了销轴在螺纹处断裂失效。     

冷作模具钢及其失效分析中的几个相关问题

根据模具使用寿命和失效规律统计结果,比较了几种冷作模具钢工艺和性能;分析冷作模具钢过载失效、磨损失效和疲劳失效特征和形态等;探讨高硬度模具钢的表面开裂敏感性、缺口断裂性能和断裂分形维数与工艺参数的关系,强调正确选择模具材料和制定合理处理工艺对减少早期失效重要性.     

Ф28mm光杆断裂失效分析

Ф28mm光杆使用78天后断裂。通过对断裂光杆的设计强度校核，断口的宏观形貌分析、材质及显微组织的检验，认为，由于光杆未按要求进行热处理，导致出现非正常显微组织，降低了零件的疲劳性能，加上光杆表面有损伤造成的应力集中，因此在使用后不久便发生断裂失效。