55CrSi弹簧钢失效分析与研究

本文利用扫描电镜对弹簧钢的金相组织、断口及表面进行观察分析,研究其失效原因,结果表明此弹簧钢断裂为早期疲劳断裂,裂纹源萌生于并圈处,由于该处间隙过小,一则不能保证喷丸的效果,二则增加疲劳过程的接触疲劳应力及加重表面损伤,另外该处喷丸微细粒子未清洗干净,相当于表面有一夹杂在运行时遗留在并圈处表层,导致表面损伤,并诱发微裂纹而导致弹簧早期疲劳断裂。     

某风电机组行星齿轮断齿原因

某风电机组行星齿轮在运行约2a后发生断齿.采用化学成分分析、宏观观察、断口分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法,分析了该齿轮断齿的原因.结果表明:该行星齿轮原材料中存在大量聚集的夹杂物,在齿轮服役过程中,夹杂物附近易产生应力集中,从而在该处萌生裂纹,齿轮表面烧伤加速裂纹扩展,最终导致齿轮发生疲劳断裂.     

空气压缩机叶片断裂失效分析

采用扫描电子显微镜、能谱分析仪和金相显微镜对空气压缩机叶片的宏微观形貌、断口表面成分、金相组织及硬度进行了观察和分析。结果表明:断裂叶片的硬度低于其他叶片,导致其抗高周疲劳性能下降,在近表面夹杂物处萌生疲劳裂纹,最终发生断裂。     

核电厂循环水泵盘根压盖螺栓断裂原因

某核电厂循环水泵盘根压盖螺栓发生断裂,导致轴封水泄漏,通过宏微观分析、化学成分分析、金相检验、力学性能测试及断口分析等方法,对螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明:螺栓断裂的主要原因是螺纹切削加工时产生刀痕,在加工刀痕处形成了应力集中并萌生了的疲劳裂纹源,同时高强度和高的硫化物夹杂含量也促进了疲劳裂纹的萌生,在交变载荷作用下裂纹不断扩展,最终导致螺栓发生疲劳断裂。     

微合金化渗碳齿轮钢的接触疲劳性能

通过滚动接触疲劳试验方法,研究了两种渗碳齿轮钢的接触疲劳性能.结果发现,渗碳齿轮钢接触疲劳试样失效方式主要为渗碳层的点蚀和剥落.氧含量较低的Nb微合金化齿轮钢(含0.04%的Nb)中氧化物夹杂数量少、尺寸小,接触疲劳裂纹起裂较难;同时,Nb微合金化齿轮钢渗碳层晶粒尺寸小、硬度高,提高了疲劳裂纹萌生及扩展阻力,导致Nb微合金化后,齿轮钢的接触疲劳寿命大幅度提高.     

球磨机变速器开裂的失效分析

某矿山球磨机变速器圆锥齿轮使用10 d即发生开裂失效,为此,用直读光谱仪、拉伸试验机、维氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜研究了球磨机齿轮的化学成分、力学性能、金相组织及断口形貌.结果表明:齿轮的金相、硬度、成分均符合技术要求,断口的裂纹源位于断口内部,裂纹源处有较多的O、Al、Ca、Na等夹杂物,这些夹杂物硬度较高,割裂了材料基体,使基体产生孔洞效应,受到外力时容易产生应力集中.根据断裂力学计算,夹杂物产生的应力集中约200 MPa,和淬火后的残余应力叠加,是导致齿部开裂的主要原因.采取的改进措施是将原材料由普通钢厂供应改为特殊钢厂供应,减少钢中夹杂物的含量.实践证明,改进措施彻底解决了齿轮的开裂问题.     

紫铜管焊接接头的断裂分析

对紫铜管焊接接头零件的断裂从成分、金相、断口等方面做了综合分析.金相分析表明,裂纹萌生于紫铜管的内外壁表面,沿晶界向壁中心扩展.金相和能谱分析证实,断口附近紫铜管基体晶界上含有大量的Cu2O第二相和一定的杂质元素铁,这些均使基体的晶界强度大大降低.断口分析表明,该铜管断口为沿晶韧性断裂特征.同时,来样铜管断裂位置均距焊接部位较近,计算表明,在高温(600～700℃)焊接过程中由于铜具有较高的导热率和热膨胀系数,因而在焊接过程中将在总接头长度范围内产生约0.5～1mm的热膨胀,从而在组织中会产生较大的热应力.综合分析认为,轧制铜管本身组织应力、焊接过程的热应力以及水压试验应力的共同作用导致晶界裂纹源的萌生、扩展和最终的沿晶韧性断裂.     

不同温度环境下CrMoW转子钢超高周疲劳行为研究

利用旋转弯曲疲劳试验机,研究CrMoW转子钢在常温与600℃条件下的超高周疲劳特性。对试验数据采用三参数模型拟合,用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行分析。研究结果发现,600℃下的S-N曲线呈现直线下降的趋势,不存在传统意义上的疲劳极限。高温会加速试样的氧化,促进裂纹的萌生与扩展,降低材料的疲劳寿命。断口分析表明:疲劳裂纹主要萌生于试样表面,很少发现裂纹萌生于内部的情形。在600℃下,裂纹萌生区普遍发现有夹杂物。对试验前后转子钢硬度值进行测量,没有发生明显变化。     

汽轮机转子钢常温与600℃超高周疲劳行为研究

利用自主研发的高温超声疲劳实验系统,开展Cr Mo W转子钢常温及600℃下的超高周疲劳实验。为新型超超临界汽轮机转子提供高温超高周疲劳数据,实验结果表明高温会极大降低转子钢的疲劳强度。S-N曲线在常温及600℃下均呈现连续下降型,且600℃下S-N曲线在整个疲劳寿命周次内保持一定下降趋势。断口分析发现,常温下疲劳寿命107周次试件的疲劳裂纹以内部萌生为主,600℃下疲劳破坏的内部夹杂萌生方式与表面萌生方式均分布于整个疲劳寿命。夹杂物尺寸分析表明,高温降低疲劳裂纹内部萌生夹杂物的临界尺寸。     

某挤出机螺杆断裂原因分析

某德国进口的熔融挤出机在投入使用7a(年)后螺杆发生断裂,采用断口宏观分析、化学成分分析、拉伸试验、断口微观分析、金相检验、显微硬度测试等方法,对螺杆断裂原因进行了分析。结果表明:断裂螺杆的滚条堆焊层热影响区宽度不均匀,显微组织变形,材料中的脆性夹杂物在外力作用下引起应力集中是螺杆热影响区萌生裂纹源的主要原因;裂纹在螺杆扭转应力作用下沿堆焊层逐渐扩展最终导致疲劳断裂。     

汽轮机低压次末级叶片开裂原因分析

某汽轮机组低压次末级叶片在运行过程中发生开裂,通过化学成分分析、力学性能测试和金相检验等方法对叶片开裂原因进行了分析。结果表明:叶片开裂性质为疲劳开裂,裂纹萌生于叶根最大受力面的应力集中处;叶片型线过渡区的尖角和缺口是形成疲劳裂纹源的主要原因,叶片近表面的夹杂物对裂纹萌生也有一定的影响。     

分动箱齿轮断裂原因

某分动箱的20CrMnTi钢齿轮在工作过程中发生断裂.采用宏观分析、微观分析、化学成分分析、硬度测试、硬化层深度测量、非金属夹杂物分析、金相检验等方法对齿轮的断裂原因进行了分析.结果表明:齿面上残留的加工刀痕导致应力集中,在周期载荷的作用下,疲劳裂纹源首先在残留的加工刀痕较深处形成,随后裂纹逐渐扩展,最终齿轮发生疲劳断...     

40CrNiM0齿轮材料点蚀破坏的金相研究

用金相试验方法,对40CrNiMo中等硬度齿轮材料在接触疲劳过程中的表面破坏形态、裂纹的萌生与扩展等问题进行了研究,并从金属学角度对材料失效破坏过程进行了分析.结果表明,经过一定周次的循环后,试验滚轮表面产生的接触疲劳破坏是属点蚀破坏,从滚轮表面产生的塑性变形和金属流变层是表面产生点蚀破坏的重要原因.     

大型轧钢卷曲机环型弹簧的断裂分析

对大型轧钢卷曲机四棱锥部件环型弹簧的断裂从化学成分、金相、断口等方面做了综合分析.断口分析表明,弹簧的断裂性质为疲劳.疲劳源起源于零件锥面与横端面相交的应力集中处.金相分析表明,裂纹源大致和主应力方向呈45°,弹簧使用过程承受着剪切应力和拉应力的共同作用.讨论了实际应力、显微组织等对弹簧的使用寿命的影响.显微组织中存在贝氏体组织,直接导致弹簧的硬度大幅度下降,从而会造成弹簧的主要力学指标切变模量以及疲劳强度等大大降低.分析结果认为,弹簧是在较大的应力作用下,由内壁锥面损伤处引发裂纹源,沿主应力方向产生的断裂.显微组织较差、硬度偏低对弹簧的早期断裂有重大的影响.     

高压燃油管开裂分析

采用断口分析,金相分析和化学成分分析等方法,对高压燃油管开裂原因进行了分析.结果表明,宏观断口上有明显的贝纹线花样,微观断口上有典型的疲劳辉纹,表明高压燃油管的裂纹为疲劳裂纹.疲劳裂纹源产生于油管冷镦时内孔壁上留下的凹坑环残迹处,金相分析表明此处的显微组织严重变形,存在较大的内应力,是应力集中点.裂纹在此产生并扩展,直至穿透管壁而开裂.     

φ165.1mm钻铤内螺纹接头失效分析

对内螺纹接头失效的钻铤进行了化学成分、力学性能和显微组织分析,并采用扫描电镜和X射线能谱仪对断口形貌及夹杂物成分进行了分析,找出了钻铤内螺纹接头失效的原因。结果表明:该钻铤内螺纹接头失效为早期疲劳失效;导致其疲劳失效的主要原因有钻铤内螺纹根部加工不光滑,使该处在交变载荷作用下应力集中严重,首先萌生微裂纹成为疲劳源;钻铤内螺纹型号和内外径尺寸不合标准要求以及材料中含有数量较多的MnS夹杂物也都大大降低了其疲劳性能,加速了疲劳裂纹的萌生和扩展。     

气门断裂原因分析

采用宏观断口分析、化学成分分析及金相检验等方法,对发动机排气门杆断裂原因进行了分析。结果表明,气门杆断口附近的近表面基体内存在大量非金属夹杂,同时气门杆表面碳氮共渗层存在黑色组织,这些均是气门杆疲劳强度降低的原因,其中较大尺寸的脆性夹杂物在次表面首先产生微细裂纹,最终导致了疲劳断裂。     

1Cr18Ni9Ti油管裂纹分析

某发动机在工作过程中连续发生3起油管漏油事故,通过对其中一根油管上的裂纹进行宏观观察、金相检验、化学成分分析以及应力测定,并打开裂纹进行断口电镜观察,确定了裂纹的性质及油管开裂的原因。结果表明：油管上的裂纹性质为起始应力较大的疲劳裂纹,疲劳裂纹起源于油管转接嘴的R外表面,油管的装配应力较大是导致疲劳裂纹萌生的主要原因,高压燃油冲击和油管本身的振动对裂纹的萌生也有一定的影响,管接嘴处焊料局部未焊合对裂纹的萌生有一定的促进作用。     

Ti60钛合金室温保载疲劳性能及断裂行为

研究高峰值应力条件下Ti60钛合金双态组织和片层组织的低周疲劳与保载疲劳性能,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析Ti60钛合金的显微组织与疲劳断裂行为。结果表明:显微组织对低周疲劳性能影响不大,但显著影响保载疲劳性能,双态组织保载疲劳敏感性大于片层组织;保载情况下,疲劳寿命显著下降;随峰值应力的提高,疲劳寿命下降,保载疲劳敏感性增加;相同循环周次内,保载疲劳塑性应变累积大于低周疲劳,双态组织的塑性应变累积大于片层组织;低周疲劳裂纹萌生于试样表面,为单裂纹源,而保载疲劳裂纹为内部多源萌生;断口表面均存在准解理小平面,双态组织断口准解理小平面密度大于片层组织。     

ZTA15铸造钛合金高周疲劳性能研究

目的 研究ZTA15铸造钛合金的高周疲劳性能及其疲劳断裂微观机理。方法 测试ZTA15铸造钛合金的室温轴向拉伸高周疲劳性能,并对合金的金相组织和断口形貌进行观察与分析。结果 随着应力比的提高,ZTA15铸造钛合金的疲劳强度相应提高,疲劳寿命也相应延长。应力比为?1、0.06、0.5时,相应ZTA15铸造钛合金的中值疲劳强度分别为341.5、512.5、643 MPa。疲劳断口形貌显示,疲劳裂纹多萌生于试棒的表面和次表面,裂纹萌生区呈类解理断裂特征。裂纹扩展区可以观察到明显的疲劳辉纹、扩展台阶和二次裂纹等典型特征。结论 疲劳失效机理和疲劳性能差异与合金的显微组织有一定的关系。应力比对疲劳性能的影响主要作用于疲劳裂纹的萌生和扩展阶段。