其它件失效分析实例.docVIP

图 1 图 1 0PI 其它件失效分析实例 本部分主要是列举了有关加工工艺过程的产品：冷成型件、铸件、锻件、焊接件等失效 的实例；同吋也介绍了有关服役过程中产牛的失效实例，如模具失效、飞机零部件失效、纺 纱嘴失效……等。详细情况请参阅下面各具体实例。 黄铜板裂纹失效 H68黄铜板冷冲压成型（冇筋肋）后，未经过?其它后续退火等热处理，就直接在含冇铁锈、 一定汞量及其它杂质的水介质中应用。断续使用数月后，在铜板冲压件的一些筋肋处出现明 显的裂纹如图1所示。取样作金相分析检查，其微观组织及裂纹分布情况如图2所示。由于 出现颇多裂纹，使该件大量报废。 从裂纹的分布形态并结合牛产工艺和使用情况可知，其裂纹的产牛，是由丁铜板冲压变 形后，未经消除应力处理，而后又在含汞等介质中使用Z故。产牛的裂纹属应力腐蚀裂纹。 一般铜制冲压件均有较大的内应力存在，应在200-300°C温度范围进行数小时退火处 理，方可避免因冲制而引起的应力腐蚀破坏。 图象说明： 黄铜板筋肋的宏观裂纹分布情 况。垂直裂纹截取试样，作剖面金 相观察，在放大60倍下裂纹己经穿 透整个截而。 图 2 图 2 0PI 图象说明： 黄铜板Z微观组织和裂纹分 布情况。裂纹沿a相晶界扩展。 试样经浸蚀后，在原裂纹区 域放人至200倍观察，组织为a 单相固溶体，裂纹大多沿a相晶 粒边界分布，这是铜制件的一种 典型应力腐蚀裂纹形态。 葫芦吊钩失效 失效件为起重葫芦吊钩，是进口设备，材料采用相当于WCrNi钢。该吊钩服役四年之 后，在1983年11月26日吊装甲醇塔时，葫芦吊钩突然断裂，发生重大事故。 观察吊钩的外观形貌，发现断裂是从钩子轴端点起始的，如图3所示。宏观观察断口呈 暗灰色，断口面倾斜，凹凸不平，有明显的拉仲纤维特征如图4所示。 图 3 0PI 图 3 0PI 葫芦吊钩宏观外形。图中左上 方圆环部位是钩子轴端断裂处，如 箭头所指。 图象说明： 宏观断口形貌，断口灰暗， 粗糙不平，断口面倾斜，具有纤 维状形貌特征。 图 4 OPI手工钳头筒体断裂失效 图 4 OPI 手工钳头筒体材料为40Cr钢，其热处理工艺为840°C淬火和低温回火，在泵水试验时 筒休发生断裂。筒体外观形貌如图5所示，断口宏观形貌如图6所示。 综上检杳可断定零件失效属沿晶脆性断裂。主要原因是淬火加热温度过高，出现淬火裂 纹，减少筒体有效截面，造成品粒粗大。此外，回火不足，淬火应力无法完全消除。螺纹加 工粗糙，增强了应力集中的敏感性。以上几点综合导致泵水试验时筒体最终断裂。 图 5 0PI 图 5 0PI 零件断裂发牛在左侧螺纹最 末端的二个牙上。 图 6 OPI图 图 6 OPI 图 7 SEM 50X 图象说明： 断面平坦，沿零件外関一圈 （约2.5mm深）呈明显的喑色， 该层喑色圈己占整个截而的丄， 2 余下部分则为较新鲜的结晶状断 口。暗色圈属淬火裂纹。 导纺嘴断裂失效 南通针织厂从国外引进纺织设备，进行试车2小时后，发现导纺嘴断裂火效。 导纺嘴材料为Ci?不锈钢，经过淬火及回火处理。 通过扫描电子显微镜观察，导纺嘴的裂纹形态及断口宏观形貌特征如图7及8所示。 通过断口分析及其它物理方法分析，可认为导纺嘴是由于淬火裂纹引起的脆性沿品开 裂。 图象说明： 导纺嘴主裂纹沿纵向贯穿整 体，裂纹较平直。次裂纹沿导纺 嘴管体的横向及纵向延伸。 图象说明： 导纺嘴横向裂纹成环形开 裂，形成断口。断口表面较粗糙, 具有台阶及腐蚀斑点等形貌特 征。台阶底部是导纺嘴横、纵向 裂纹交叉处。 图 8 SEM 20X飞机起落架叉形接头断裂失效 图 8 SEM 20X 飞机起落架材料为30CrMnSi,经调质处理，该飞机常于海面上空飞行，已使用多年， 在降落时发牛起落架断裂事故。 断口的宏观形貌如图9所示。 根据起落架断裂源部位具冇腐蚀坑、腐蚀产物及沿晶断裂等微观特征，说明具冇应力腐 蚀开裂的形貌。这是因为飞机常于海面低空飞行，海面低空处氯离子浓度往往较高，为产牛 应力腐蚀开裂捉供了腐蚀性的环境，起落架工作时在叉形接头处受力较高，裂纹源止产牛于 宏观形状的变截面处，在变截面处往往有应力集中现彖存在，于是在该处首先形成应力腐蚀 裂纹，当裂纹达到一定深度时，加上飞机降落时起落架承受很大的冲击力，在这种大外应力 作用下，原先形成的裂纹已达到临界尺寸，于是发牛突然断裂事故。 图 9 0PI 图 9 0PI 起落架宏观断口形貌，可观察 到人字纹特征。人字纹起始于箭头 所示处，并向两侧扩展,由此可见, 箭头所示处为裂纹源。断口两侧后 半部呈45°角倾斜系断口的剪切 唇区。 飞机前起落轮叉断裂失效 飞机前起落轮叉材质为30CrMnSiNi2A钢，是模压件，巧=1700± lOOMPa ,轮义在 常温卜-疲劳开裂。 轮叉刹车力为5684