材料断口分析（第七—八章）.pptVIP

* 三、锻造时的断裂 锻造时表面裂纹 1、锻造温度过高时，由于晶间结合力大大减弱，常出现晶间断裂，且裂 纹方向与周向拉应力垂直 2、锻造温度过低时，晶间强度常高于晶内强度，便出现穿晶断裂。由剪 应力引起，其裂纹方向与最大主应力呈45°角 3、自由镦粗塑性较低的金属饼材时，由于锤头端面对镦粗件表面摩擦力 的影响，形成单鼓形，使其侧面周向承受拉应力而产生裂纹 锻造温度过高 锻造温度过低 * 预防措施 ◆采用高效润滑剂，以减少工件与工具间的接触摩擦 ◆采用凹型模：锻造时由于模壁对工件的横向压缩，使周 向拉应力减少 ◆采用软垫 ◆采用包套或活动套环 * §2 实际构件的失效分析 一、引言 失效：材料或机械构件由于尺寸、形状或材料的组织与性 能发生变化而引起机械构件不能完成指定的功能。 也有人叫事故或故障。 判断失效的条件： 完全不能工作 虽能工作，但不能完成指定的任务 当发现有严重损伤，不能再继续安全使用，应及时拆 下调换或修补 * 二、失效分析的一般方法（程序） 外部观察→试验检查→综合分析 1、外部观察 样品的选择（确定主断裂面） 原始资料收集、现场记录、拍照 了解构件工作环境和失效过程 宏观断口分析 ↓↓↓ 初步判断失效类型 * 2、试验检查 微观断口分析、金相检验、力学性能检验、断裂力学 分析、无损检测、化学分析、结构分析、模拟试验 ↓↓↓ 确定失效原因、类型 3、综合分析 失效主要原因及其影响因素 提出预防措施及改进建议 ↓↓↓ 综合分析报告 * 失效分析报告的内容 ① 失效构件的描述 ② 失效时的服役条件 ③ 失效前的历史 ④ 构件制造及处理过程 ⑤ 构件材质及冶金质量的评定 ⑥ 各种物理、化学、力学试验 ⑦ 失效的主要原因及其影响因素 ⑧ 预防措施及改进意见 要求：简洁、清晰、合乎逻辑 * 三、失效的主要原因 设计不当 加工不当 环境介质的影响 材质缺陷或选材不当 其它：包括操作、装配、运输、使用等 四、失效分析典型案例 韧性断裂案例 解理断裂案例（准解理） 沿晶断裂案例 环境断裂案例（SCC、氢脆等） 疲劳断裂案例 夹杂物引起的断裂案例（材质因素） 过热引起的断裂案例（工艺因素） 便携弹铝合金燃烧室的开裂（综合案例） * 韧性断裂—轿车控制臂断裂分析 轿车控制臂：45钢，正火态。轿车在行驶中断裂。 断口拼凑法—两对应断口相拼接图。 * * 解理断裂案例—螺纹轴销断裂分析 螺纹轴销：60钢，正火态。手拉起重滑轮小车用。 作用：螺栓连接作用；承载（挂手拉起重滑轮） * 断口边缘局部区域 断裂原因：螺纹表面加工质量差，易引发应力集中；装配时可能施加过大的预紧力，导致脆断。 沿晶断裂—汽车传动轴断裂分析 汽车传动轴：两部分焊接而成，一部分为圆筒状，另一部分为花键轴，在A处焊接成一体。碗状过渡，碗底区域开裂（B处）。 花键轴：40Cr，锻造→粗加工→调质 →精加工（滚花键） →键部中频淬火。 * 表面全脱碳，表层F晶粒长大。 心部组织：回火索氏体+少量F 原因：锻造工艺不当，因脱碳造成组织不均匀。 * 腐蚀失效—轿车消声器失效分析 消声器内部构成：排气管材料为1Cr13，内隔盘为AISI409。 焊接组件。 表面大面积的腐蚀属全面腐蚀，焊接部位的裂纹属应力腐蚀失效。 * 排气管试样，泥纹花样 内隔盘试样，泥纹花样 * 氢脆失效—双头螺栓断裂分析 双头螺栓：M24×17mm，35CrMoA，调质→发黑。 安装在冲液氨球罐上作为紧固螺栓，数日后发生断裂。 可能原因：酸洗过度或漂洗不够，导致氢脆。 * 疲劳断裂—内燃机曲轴断裂分析 内燃机曲轴：40Cr，锻造+调质（轴颈处渗碳） 两匹配断口宏观特征 * * 夹杂物引起的断裂—压力机螺杆断裂分析 压力机螺杆：全长840mm，一头为球形，球外径240mm，另一头M1606mm螺纹，长335mm，中间连杆外径为70mm。螺