锁紧轴断裂失效分析

对锁紧轴渗氮后断裂的原因进行了分析,检测了渗氮前后的硬度、断裂韧性及金相组织。研究结果表明,锁紧轴调质后的不良组织导致整个轴韧性下降,硬度升高,对裂纹敏感。氮化并未引起调质后氮化层以外的其它部位组织和性能发生明显变化。退刀槽根部圆弧过渡不完全,尖角易产生应力集中,断裂易产生在应力集中处。针对以上问题提出改进措施。     

高炉大钟拉杆断裂原因分析

高炉大钟拉杆在工作过程中突然发生断裂,为了查明断裂原因,对拉杆头部的断口进行了宏微观分析和拉杆头部的材质解剖分析。分析结果表明,拉杆断裂的裂纹源位于表面R5过渡圆弧处,裂纹由表面向内疲劳扩展至断裂。表面裂纹萌生原因是拉杆在腐蚀性高炉煤气粉尘和轴向拉伸等工作应力的综合作用下,形成的应力腐蚀裂纹。建议加大R5过渡圆弧的尺寸,拉杆材质最好选用抗氧化性和耐腐蚀性较好的低碳低合金钢。     

GH4145合金螺栓的超声波检测

某电厂四台300MW汽轮机的高压内缸、中压内缸、高压静叶持环、中压静叶持环紧固螺栓使用了GH4145合金。经过一个大修周期4a（年）后，四台机组共发现40多个GH4145合金螺栓断裂。螺栓的断裂位置包括螺纹与螺杆圆弧过渡处（图1中1处）、定位凸台（图1中2处）及定位凸台与螺杆的圆弧过渡处（图1中3处）。同时经宏观检查，有14个螺栓表面发现裂纹，裂纹出现的位置与螺栓断裂的位置基本一致，有个别螺栓裂纹出现在离螺纹与螺杆圆弧过渡处100mm范围内的螺杆上。裂纹都是横向的，与螺栓轴线垂直，裂纹均源自螺栓外表面，向内部和两侧扩展。     

灰铸铁拉伸断裂金相组织的原位观察及分析

以灰铸铁为研究对象,采用现场金相显微镜对其断裂过程进行观察,探讨了灰铸铁的断裂机理及石墨形态对灰铸铁断裂的影响。结果表明:在普通灰铸铁断裂过程中,裂纹首先在片状石墨的相界处产生。随外力增加,裂纹沿石墨的尖角向基体扩展,导致试样发生断裂。     

捞渣机链环断裂分析

采用理化检测和ANSYS有限元模拟等方法对1 000 MW超超临界机组捞渣机断裂链环进行分析。宏观检查、断口扫描和金相分析结果表明:链环断口为脆性断裂，表面有局部残留夹杂缺陷，链环心部硬度为HB 371，渗碳层与基体过渡区域有环形裂纹存在。进一步分析表明，链环断裂与热处理参数选择不当导致链环心部硬度过高有关，致使链环在后期运行过程中，在应力集中区产生裂纹发生断裂。有限元分析结果表明，链环在服役过程中，最大应力出现在圆弧段与直段过渡区域内侧，这与实际断裂情况一致。     

燃气涡轮起动机减速器离合器弹簧断裂分析

燃气涡轮起动机在返厂大修试车后检查发现减速器超越离合器的弹簧有3处断裂。为分析弹簧断裂的原因,对故障件进行外观形貌与裂纹检查、电镜观察、样件对比和金相组织检查,并通过建模对弹簧U形弯出现挤压尖角时应力集中系数进行分析,得出结论:弹簧断裂的失效模式是过载断裂,弹簧断裂的原因是弹簧冲压模具R转接处过渡不良、模具调整定位不准确、冲压工艺存在受力不均造成弹簧冲压成型时R转接外圆处产生原始裂纹损伤,在后续磨合试车中应力作用下发生过载断裂。通过对离合器的组成和原理分析,对弹簧断裂造成的危害性进行深入分析,明确了处置措施,有效地解决了弹簧断裂故障。     

精铸件的表面裂纹

我厂生产的精铸件本体毛坯,材料为ZG2Cr13。毛坯重200克。对铸态毛坯逐件磁力探伤,发现有一种浅而细的裂纹;该裂纹在尔后的调质热处理时会明显的扩大,目视就能看清。试生产初期裂纹废品率达60％,随后采取了一系列的措施。例如,把铸件的内尖角改为较大的圆弧过渡;在炉料中增加新料的比例,甚至全用新料;快速熔炼;在     

TiAl合金增压涡轮断裂分析

某TiAl合金增压器涡轮在超速试验转速达8.6×104r/min时发生断裂失效。通过对失效的TiAl合金增压涡轮及涡轮叶片断口进行宏、微观观察及分析,以确定其失效原因。结果表明：涡轮和涡轮叶片断口的断裂特征主要由沿层断裂及穿层断裂组成;涡轮断裂是从增压器涡轮和涡轮轴颈相连接的圆弧过渡区域处的铸造疏松起源并发生断裂;涡轮断裂失效与层取向、铸造缺陷、圆弧过渡及离心力有关。     

一种7075铝合金液压油缸的失效分析

采用扫描电镜和透射电镜对7075铝合金缸体出现的断裂现象进行了显微组织观察和失效分析.结果表明,7075铝合金缸体疲劳裂纹的萌生与阳极氧化膜有关,其表面的微孔洞在循环应力作用下容易产生应力集中,从而成为疲劳裂纹形核的场所.防止措施:建议将过渡圆弧半径加大以降低应力集中,减少疲劳裂纹萌生的可能性.     

火炮底板开裂分析

某公司购买的热轧钢板用于制作火炮底板,经数控火焰切割后,在过渡圆弧角处出现裂纹。采用化学成分分析、力学性能检测、金相检验、扫描电镜观察等方法对裂纹形成原因进行分析。结果表明:底板的化学成分和主要力学性能指标正常,原始组织粗大降低了材料性能。底板经火焰切割后组织变化较大,产生了粗大贝氏体和马氏体等不良组织,综合分析认为,底板断裂的主要原因是经数控火焰切割后组织应力过大和在过渡圆弧角处存在应力集中。通过采用火焰切割前对底板进行正火处理,提高了材料性能,有效避免了底板的开裂失效。     

桥塞中金属密封套筒裂纹分析与优化

基于一种金属对金属密封套筒结构内侧翻转直角槽和薄壁圆弧内缘根部的裂纹缺陷,采用试验和模拟相结合的方式,分析裂纹产生的原因。以翻转直角槽过渡圆角和薄壁圆弧内缘根部过渡圆角的大小为设计变量,通过构建数学优化模型,得出最佳数值,并对优化结果进行验证。结果表明,翻转直角槽过渡圆角取1.5 mm、薄壁圆弧内缘根部过渡圆角取3.0 mm时,翻转直角槽的最大等效塑性应变为0.31142、薄壁圆弧内缘根部的最大等效塑性应变为0.105129、薄壁圆弧处接触应力最大值可以达到1401.61 MPa,坐封后金属密封件密封性能稳定良好,没有出现裂纹缺陷。     

孔隙率对SiCp/AZ91D复合材料单轴压缩裂纹萌生及扩展的影响

使用内聚力模型及有限元分析方法,在含实际形貌SiC_p颗粒增强AZ91D镁基复合材料有限元模型中引入孔隙缺陷。分析不同孔隙率对SiC_p/AZ91D复合材料在单轴压缩情况下的裂纹萌生及扩展的影响。结果表明：无孔隙的SiC_p/AZ91D复合材料裂纹萌生在颗粒尖角与基体交界处,含孔隙的复合材料在基体孔隙以及颗粒尖角与基体交界处均会萌生裂纹,复合材料的孔隙率越高,其抗压强度和屈服强度越低,断裂裂纹长度越长,孔隙率的增加使得复合材料的裂纹萌生和断裂的时间提前,加速了复合材料裂纹萌生扩展直至断裂。     

U71Mn重轨裂纹分析

U71Mn重轨在安装使用半年后现场探伤时发现裂纹。通过现场取样,运用宏观及微观分析方法,对重轨裂纹进行了分析。结果表明:裂纹起源于重轨闪光对焊余高根部裂隙,并在工作应力作用下不断扩展。通过改善焊接接头余高形状,使其为圆弧过渡可有效防止此类问题的发生。     

485QA柴油机气门挺柱断裂失效分析

我厂生产的485QA柴油机在试车过程中，发现气门挺柱突然断裂，且破坏了其它零件。为此。我厂从现场取回实物，分析了断裂的原因。1气门挺柱的技术要求材质为HT200灰口冷激铸铁，B面（见图1）白口深2～4mm，两端面硬度要求为53～58HRC，其余179～255HB。2分析及结果（1）失效概况宏观发现，断裂在其根部，在杆身底部退刀槽尖角处，退刀处有加工痕迹（如图1）。（2）断口分析由图1、2可看出，断裂处离端面B约有10mm．裂纹源首先源于R尖角过渡处，然后转入扩展区，最后有很小剪切唇，造成瞬时断裂，此断裂为疲劳断裂。（3）金相检验断裂处…     

35CrMo合金钢电机转轴断裂失效分析

牵引电机转轴35CrMo合金钢在铁路机车运行过程中发生断裂,对其断口、化学成分、力学性能、显微硬度、非金属夹杂、组织进行观察和分析,结果表明,35CrMo钢转轴的断裂为旋转弯曲疲劳断裂,过渡圆弧处无感应淬火淬硬层和该处的表面粗糙度差是导致转轴断裂的主要原因.     

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采用直读光谱仪、显微硬度机、光学显微镜和扫描电子显微镜等分析手段,对失效的汽车发动机活塞连杆总成断裂原因进行了分析。断裂首先发生于连接大盖,裂纹源位于凹槽端面底部应力集中严重的过渡R处,该处还存在加工刀痕,更加剧了应力集中程度。连杆总成在承受了多次反复冲击载荷后,在该处首先产生了裂纹源,发生了疲劳断裂,之后连杆总成正常运动状态受到破坏,连接螺栓接着发生了一次性韧性断裂。     

柴油机用42CrMo钢高强度螺栓断裂失效分析

柴油机用42CrMo钢制高强度螺栓在紧固过程中发生了断裂掉头现象,通过宏观检验、化学成分分析、纤维流线及过渡圆角检验、显微组织检验和扫描电镜分析等手段,并结合螺栓加工工艺,对其断裂原因进行综合分析。结果表明:螺栓调质过程中,在应力集中的头杆结合区产生淬火裂纹并形成陈旧断口,减小了螺栓的有效承载面积,装配应力作用下因相对过载而断裂。头杆结合区过渡圆角半径偏小且加工不良是引发淬火裂纹的关键因素。     

压裂泵泵头体失效分析

压裂作业技术是油气田稳定增产的重要措施,其对压裂泵的质量要求非常高。某油田作业的压裂泵发生多起泵头体交变腔开裂现象,为了研究其失效机理,采用宏观检验、力学性能测试、断口分析及有限元分析等方法对裂纹性质及萌生扩展机理进行分析。结果表明:起始断裂区位于吸入腔与柱塞腔的过渡圆弧处,在交变应力与腐蚀介质的作用下发生腐蚀疲劳开裂失效。对泵头体的设计加工等方面提出了改进建议,为预防同类压裂泵发生疲劳腐蚀提供了参考。     

高浓度H2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀

高含H2S介质气井中,射孔段套管始终工作在腐蚀性环境中,必然会引起射孔套管发生严重腐蚀甚至突然断裂。结合材料学和电化学腐蚀知识,分析了含H2S腐蚀环境中射孔段套管的应力腐蚀开裂失效机理;并在此基础上,将射孔段套管看作带"尖角圆孔"型裂纹的无限大圆柱筒壳体,运用弹塑性断裂力学理论,得到了带环向和轴向尖角圆孔型裂纹的射孔段套管在H2S腐蚀环境中的应力腐蚀临界应力强度因子,据此推导出了射孔段套管硫化氢应力腐蚀断裂临界应力和容许的最大尖角裂纹长度。根据弹塑性力学理论,推导出了射孔段套管在H2S腐蚀环境中工作时的环向和轴向拉应力,提出了判断射孔段套管硫化氢应力腐蚀程度和敏感性两项性能指标。为高深度H2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀、强度安全性、腐蚀疲劳分析和寿命估算提供理论参考和技术依据。     

自蔓延TiC/Ni功能梯度涂层热疲劳性能研究

利用自蔓延高温合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP),在H13钢表面制备了Ti C/Ni梯度功能涂层,采用自制热疲劳试验设备对涂层进行了600次热疲劳循环试验。采用SEM/EDS对涂层微观组织进行观察。结果表明,涂层裂纹萌生于表面层和中间层的孔洞尖端和缺陷处,25℃和100℃涂层的裂纹垂直于界面扩展到过渡层。25℃涂层在过渡层发生脱落,100℃涂层在过渡层呈龟裂状,200℃和300℃涂层裂纹垂直于界面扩展到基体表面终止。表面层和中间层裂纹扩展发生在Ti C晶粒内,属于典型脆性断裂特征的穿晶断裂。