圆柱螺旋弹簧氢脆断裂失效分析

对圆柱螺旋弹簧的断裂行为进行研究,结果表明:制造工艺引入到弹簧中的拉应力以及酸洗工艺渗入弹簧表层的氢原子是导致弹簧发生延迟断裂的主要原因,其断裂方式是一种典型的氢脆断裂。在制造工艺上控制弹簧表层的拉应力水平以及控制或避免环境中氢原子的扩散渗入,把镀锌前除氢改为镀锌后除氢,能有效地避免氢脆断裂的发生。     

螺钉氢脆断裂失效分析

螺钉在装配时发生断裂。采用扫描电镜和金相检查对螺钉断口进行宏观和微观分析,并进行硬度及化学成分检测。螺钉断口均呈沿晶形貌,局部有韧窝,晶界面上有细小条状的撕裂棱线;金相组织为回火索氏体;化学成分符合标准要求;显微硬度值明显高于正常螺钉硬度值。结果表明,螺钉热处理不当,造成抗拉强度明显过高;同时酸洗过程中,螺钉在酸溶液中浸泡时间过长,致使大量氢渗入螺钉,增大了螺钉氢脆的敏感性,最终导致螺钉氢致脆性断裂。     

扭转弹簧断裂原因分析

1.3 mm SWP-B弹簧钢丝生产的扭转弹簧在客户装配前发生断裂,弹簧断口以沿晶断裂为主。分析材料化学成分和组织,对弹簧断口附近和正常组织进行纵截面显微硬度测定,采用扫描电镜对断口进行宏观和微观检查,并用X射线能谱仪对断口进行分析。结果表明:扭转弹簧在电镀锌初期局部产生非正常组织马氏体,由于马氏体存在组织应力,与在酸洗和电镀锌时弹簧基体中的氢造成的内应力相互作用,导致扭转弹簧出现裂纹并滞后断裂。     

65Mn卡箍氢脆断裂失效分析

厚度0.5 mm飞机座舱照明用65Mn卡箍装配过程中出现裂纹,扳动后断裂。采用能谱分析、扫描电镜等对断口处进行分析,结果表明:卡箍断裂件化学成分符合标准;断口大多为沿晶断裂,晶界面上有发纹线,未发现二次裂纹,部分断裂为穿晶断裂,未发现断口边缘有加工损伤痕迹;能谱分析未在晶界上发现杂质元素;金相组织为回火索氏体;显微硬度符合标准要求。卡箍产生断裂的主要原因:由于壁厚太薄,拐角较锐利,镀锌时致使大量氢聚集并呈弥散分布,进而形成沿晶裂纹,在外力作用下,导致沿晶脆性断裂。     

气门弹簧疲劳断裂失效分析

对Φ3.6 mm SAE9254V气门弹簧在疲劳试验过程中的断口进行扫描电镜和显微组织观察,发现疲劳裂纹均起源于弹簧的外表面,分析认为引起弹簧疲劳破坏的主要原因是存在非金属夹杂物、钢丝表面裂纹和折叠。     

转向架轴箱弹簧断裂失效分析

为分析某车转向架轴箱弹簧服役过程中出现的断裂失效,应用扫描电子显微镜、光学显微镜、直读光谱分析仪等,对断裂件的组织形貌进行宏观和微观检查,并对硬度、化学成分等进行分析。结果表明:由于弹簧表面严重脱碳,局部存在挤压和磨损,以及有不连续的表面缺陷,产生疲劳裂纹,造成了局部应力集中;在交变载荷作用下局部应力集中处成为疲劳源,产生疲劳裂纹并不断扩展直至最终失稳疲劳断裂。     

65Mn弹簧疲劳断裂失效分析

65Mn弹簧钢丝生产的拉簧服役几个月后发生断裂。采用SEM扫描电子显微镜对弹簧断口表面进行形貌、金相组织等检测,对弹簧断裂原因及断裂过程进行分析。结果表明,弹簧断口为疲劳失效断口,疲劳源处表面微裂纹是引起疲劳裂纹萌生的直接原因,表面微裂纹则是由不良抛丸工艺造成的。弹簧厂通过更换新钢丸并降低抛丸速度消除了疲劳性能不符合要求的情况。     

压铆螺钉断裂失效分析

针对汽车压铆螺钉安装时未现异常,安装后第二天螺钉断裂问题,应用扫描电子显微镜、光学显微镜、直读光谱分析仪、测氢仪、硬度计等对断裂螺钉的宏观和微观组织形貌、硬度、化学成分、氢含量等进行分析。结果表明:该批螺钉热处理不当造成硬度过高,经电镀处理后渗氢没有及时去除,使螺钉氢含量过高遗留氢脆隐患,在安装应力的作用下诱发氢致延迟断裂。建议高强度螺栓最好不采用电镀。如果采用电镀工艺,在电镀后4 h内必须及时进行除氢处理,必要时可延长除氢时间。     

大扁头螺栓断裂失效分析

分析大扁头螺栓服役断裂的原因,采用扫描电镜、光学显微镜、直读光谱仪对该螺栓进行了宏观、微观、化学成分、硬度和拉伸试验。结果表明:螺栓断裂源区为沿晶断裂形貌,晶面可见"鸡爪形"发纹,并伴有晶间二次裂纹。螺栓心部硬度过高及存在表面增碳,基体含有一定量的氢,因此判定螺栓失效模式为氢脆。建议完善螺纹成型工序,严格控制热处理参数。     

弹簧腐蚀失效模式发生机制与预防

对弹簧的腐蚀失效模式、发生机制与预防进行探讨。弹簧腐蚀失效大多数情况下是电化学反应的结果,环境中存在水分与溶解其中的酸性物质形成可以导电的电桥,从而形成微电池效应,金属中电子通过电桥发生转移。电极电位低的材料成为阳极失去电子受到腐蚀,氢离子和应力起到加速腐蚀的作用。由于弹簧材料不同,腐蚀介质不同,服役环境不同,腐蚀材料呈现出多种类型的失效模式,针对电偶腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀的发生机制进行分析,并对不同的失效模式提出预防措施,为弹簧设计、选材和制造,提供理论参考和技术支持。     

拉簧拉钩折弯处断裂机制研究

φ3.3 mm 60Si2Mn A油淬火回火弹簧钢丝生产的拉簧拉钩折弯处出现断裂。采用扫描电镜、金相显微镜、显微硬度计对拉簧拉钩折弯处断口及其附近内侧表面和表层进行检测分析。结果表明:用油淬火回火弹簧钢丝卷制拉簧时,由于模具状态不良或设备不稳定,在弹簧内侧表面产生严重刮蹭,形成一条带有横向裂纹的白亮带。该白亮带金相组织为回火屈氏体冷变形组织,深度约15~20μm。拉钩折弯时局部严重扭转变形引发白亮带处产生微裂纹。白亮带处微裂纹或原有微裂纹在剪切或扭转应力作用下迅速扩展,导致拉簧断裂。     

钢丝绳捻制断裂失效分析

根据制绳钢丝在捻制过程中的受力状态,采用扫描电镜和金相检测技术,对断口形貌的微观特征和裂纹分布形式进行分析,总结钢丝绳捻制断裂失效原因。斜楔状断口的断裂面与钢丝轴线的夹角很小,部分断口根部存在与轴线成45°的横向裂纹;阶梯状断口的断裂面为多个与钢丝轴向平行的阶梯状小平面;而混合状断口的断裂面中不同区域分别具有斜楔状和阶梯状断口的形貌特征。对断裂样品的纵向组织进行金相检测,分析不同形式断口裂纹的形态和走向。结果表明,制绳钢丝在捻制过程中发生断裂的原因是在扭转载荷、弯曲载荷或其组合形式作用下,钢丝表面产生横向裂纹,并随着裂纹扩展导致断裂。     

玻璃纸脆性分析及解决方法

探讨胶带专用再生纤维素膜分切断条的原因,并提出相应的解决方法。     

10.9级车桥固定螺栓断裂分析

采用扫描电镜、金相检验、显微硬度、化学成分分析、摩擦因数试验等方法对ML35CrMo规格为M10×1.25×128的10.9级乘用车车桥固定螺栓的断裂原因进行分析。结果表明,螺栓的断裂性质是氢致延迟断裂。安装厂家送检的螺栓表面受到污染后摩擦因数仅为0.11,与供应商送检螺栓的摩擦因数0.20相差较大。摩擦因数降低导致螺栓安装预紧力过大,加上电镀后驱氢不充分是诱发螺栓氢脆的主要原因。建议10.9级螺栓采用达克罗、粉末渗锌等表面处理方式,降低氢脆风险;安装厂家应重视螺栓的存放、运输及装配现场,防止螺栓受油污污染,并根据每批螺栓的表面状态,通过轴力-扭矩试验确定摩擦因数,科学有效地控制螺栓的预紧力。     

国产喷气织机曲轴的断裂失效分析

21世纪,作为纺织工业的技术基础,纺织机械行业在支持纺织工业突飞猛进的同时,自身也取得史无前例的进步。喷气织机是目前纺织机械国产化的一个重要组成部分,中国多家企业已涉及该领域的研制工作。但由于中国企业设计加工水平还有待提高,研制工作困难重重。利用曲轴断面扫描电镜图片分析了喷气织机打纬机构的曲轴断裂过程、各断裂阶段的特征以及断裂的主要原因,并提出了一些增强抗疲劳断裂强度的改进方法,希望对国产喷气织机的发展有所益处。     

电动门窗升降器用钢丝绳疲劳断丝分析

电动门窗升降器用钢丝绳在使用过程中过早发生断丝。采用扫描电镜、能谱仪对断裂钢丝进行失效分析,并进行疲劳模拟试验。研究表明:钢丝绳在电动升降器上整体发生断裂属于宏观高应力低周弯曲疲劳断裂,弯曲的结构来自于结构组成件上的局部弯曲,弯曲载荷相对于拉伸载荷在应力分布上具有极大不均匀性,会大幅度提高局部的工作应力,引发相关的疲劳开裂。给出预防措施:(1)在安装过程中,避免电动升降器钢丝绳承受弯曲载荷、各股受力不均匀;(2)钢丝绳在铆接头时避免产生严重的弯曲变形或铆接头内孔端头和滑板卡槽处变形;(3)钢丝绳和电动门窗升降器组成件在生产运输过程中避免碰撞、挤压、磨损。