材料及機(jī)械零部件失效分析

1、案例一、混凝土泵車油缸耳環(huán)斷裂分析材料及機(jī)械零部件失效分析中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所分析測試中心卿工-189-3394-6343一、檢測產(chǎn)品：金屬材料及零部件失效分析（鑄鐵、鋼材、鋁材、銅材、鋅合金、鈦合金、結(jié)構(gòu)金屬材料等）檢測項(xiàng)目：1 1.斷口分析2 2.金相分析3.3.化學(xué)成分分析4 4.力學(xué)性能分析5.5.金屬材料斷裂失效分析6.6.磨粒磨損失效分析7 7.成分定量及半定量分析8 8.X X 射線衍射相結(jié)構(gòu)及表面殘余應(yīng)力分析_ 、檢測產(chǎn)品：高分子材料及部件檢測項(xiàng)目：1 1.拉伸試驗(yàn)2 2.彎曲試驗(yàn)3.3.硬度測試4 4.定性分析5.5.腐蝕試驗(yàn)案例一、混凝土泵車油缸耳環(huán)斷裂分析6.6.表面

2、形貌案例二、自行車鏈輪曲柄斷裂分析疲勞斷口解理斷口水泥泵車耳環(huán)斷裂隹置耳環(huán)斷裂新口概況：水泥泵車第一節(jié)耳環(huán)，在泵車使用約16001600 小時(shí)后，最后一次工作開始伸臂到第三節(jié)時(shí)，第一節(jié)耳環(huán)發(fā)生斷裂，見圖1 1,耳環(huán)的圖紙技術(shù)要求，材料為45#45#，調(diào)質(zhì)處理，硬度220220250HBS10/3000250HBS10/3000。通過理化綜合分析，認(rèn)為耳環(huán)斷裂是由于零件熱處理工藝不當(dāng)，導(dǎo)致 材料的綜合性能降低，致使該零件工作時(shí)，首先在應(yīng)力集中的根部產(chǎn)生裂紋，隨后在反復(fù) 加載卸載的外應(yīng)力作用下，裂紋以疲勞裂紋形式向內(nèi)擴(kuò)展，當(dāng)零件的有效承載截面尺寸減 少到無法承載外力作用時(shí)，零件產(chǎn)生早期疲勞斷裂。案

3、例三、冷凍水銅管外接直通接頭斷裂分析概況：某公司生產(chǎn)的自行車經(jīng)客戶使用一年左右自行車鏈輪曲柄發(fā)生斷裂；該曲柄材料為變形鋁合金（60616061），生產(chǎn)工藝為：鋁錠擠壓成型延展整形熱處理硫酸陽極氧案例三、冷凍水銅管外接直通接頭斷裂分析斷裂自行車鏈輪曲柄疲勞斷口沿晶製紋 * *F - * k #比 - i i e-e- 7 7 4 4 * *|4.31N.m4.54.31N.m，表面硬度（500500600HV600HV , ,應(yīng)力裂紋白色門+黑色B+細(xì)點(diǎn)伏Pt相組織及袈紋泥狀腐蝕產(chǎn)物解理斷口為：是由安裝外力、工作環(huán)境及銅管接頭材質(zhì)等多方面綜合因素造成的應(yīng)力腐蝕斷裂。心部硬度（270270390H

4、V390HV ）。通過理化綜合分析，認(rèn)為：該螺釘斷裂是因?yàn)槁葆敐B碳時(shí)心部碳含量增加，心部淬火后回火得到回火低碳馬氏體組織，使心部硬度偏高，脆性增大，力口 之螺釘表面除氫效果不好，導(dǎo)致螺釘使用時(shí)產(chǎn)生氫脆延滯斷裂。詭斷螺r斷口沿晶聘爪狀氣腕斷口案例五、汽車機(jī)油泵漏油原因分析概況：汽車機(jī)油泵鋁合金外殼，材料為 AC4AAC4A（日本牌號(hào)），相當(dāng)于國內(nèi) ZAISi8Cu1MgZAISi8Cu1Mg,合金 代號(hào)：ZL106ZL106,生產(chǎn)工藝：重力鑄造一一熱處理（采取兩次淬火，溫度480480C , ,恒溫 3h3h, 7575C應(yīng)力裂紋回火馬氏體卡貝氏體過我扭斷韌窩斷口水冷）一一回火（溫度 22022

5、0C，恒溫 3h3h）機(jī)加成型一一硬度檢測（氣體密封試驗(yàn)合格一一出廠。生產(chǎn)20412041 件，其中一件裝機(jī)后行駛10971097 公里后發(fā)現(xiàn)機(jī)油泵有漏油現(xiàn)象，漏油機(jī)油泵經(jīng)過滲透試驗(yàn)，確定漏油位置，為分析機(jī)油泵漏油原因，通過對(duì)HRB40HRB406060經(jīng)機(jī)油泵進(jìn)行理化綜合分析，認(rèn)為：機(jī)油泵裂紋是由于內(nèi)部存在粗大的條狀共晶硅組織，增Ml泵漏池位置滉油處截面裂紋案例六、汽車零件斷裂原因分析概況：汽車使用的內(nèi)連接板，材料為A380A380 鑄鋁合金，表面電泳，鋁壓鑄溫度為670670C左右,表面處理固化溫度為 150150C左右，技術(shù)要求：不允許有 0.75m0.75m m m 的氣孔、裂紋、夾渣

6、等鑄 造缺陷，該零件在試用過程中發(fā)生斷裂，通過理化綜合分析，認(rèn)為：內(nèi)連接板斷裂是由于 內(nèi)部存在鑄造缺陷，破壞了材料的連續(xù)性，致使零件的有效承載截面尺寸減小，降低了材 料的承載能力，當(dāng)零件承受外力作用時(shí)，產(chǎn)生早期斷裂。原貽斷口a+（a共晶體）*少量骨酪狀齟織裂紋沿共昴硅延伸裂紋擴(kuò)廉區(qū)披勞條紋人|折斷區(qū)解理形貌加了鑄鋁合金的脆性，降低了材料的承載強(qiáng)度，在使用時(shí)過早產(chǎn)生疲勞斷裂IBJ案例七、彈簧斷裂分析概況：彈簧材料為 SUS631J1-WPCSUS631J1-WPC 規(guī)格為0.70mm0.70mm 裝配到馬達(dá)上使用，使用一段時(shí)間后,發(fā)生斷裂（經(jīng)了解，目前發(fā)現(xiàn)同批彈簧有兩件發(fā)生斷裂，斷裂位置均一致）

7、。通過對(duì)斷裂和非斷裂彈簧、新彈簧進(jìn)行理化綜合分析，認(rèn)為彈簧在外來腐蝕介質(zhì)的作用下，過早的產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂失效。斷裂連按杵唆松孔制+ 卜戢共晶體）+原色鐵柿塊條狀蛆壩餓松孔飆尺吋斷裂位畫案例八、D2D2 模具鋼產(chǎn)生裂紋原因分析概況：D2D2 模具鋼(Cr12Mo1V1)Cr12Mo1V1),是生產(chǎn)表殼的冷沖模具， 生產(chǎn)工藝是：首先將規(guī)格為(200mm200mmX 300mn300mn 65mm65mm 模具熱處理【(600600 1010 )Cx 3h3h 預(yù)熱，(850850 1010)Cx 2.5h2.5h 第二次預(yù)熱，升到(10301030 1010 )CX 2h,2h,在空氣中預(yù)冷片刻后

8、淬火，234234C240240 Cx 3h3h X 2 2 次回火】，硬度在 606061HRC61HRC 隨后將機(jī)加成多個(gè)一定規(guī)格的冷沖模具，在進(jìn)行線切割過程中發(fā)現(xiàn)模具局部( (靠近模具邊緣) )出現(xiàn)裂紋；通過理化綜合分析認(rèn)為：模具鋼是由于鋼中共晶碳化物較 多，并且嚴(yán)重呈帶狀及網(wǎng)狀分布，促使晶界處脆性增加，導(dǎo)致模具在淬火應(yīng)力的作用下沿 晶界產(chǎn)生裂紋斷裂彈竇彈禱斷口斷裂彈簧表面銹燭未斷彈黃表面彈箕裂紋裂紋內(nèi)灰色腐蝕產(chǎn)物回火托氏體組織泥狀花樣的應(yīng)力廉性斷口準(zhǔn)解理新口(a)模具宏觀斷口D區(qū)城橫向斷口宏觀形貌k)模具斷口的四個(gè)區(qū)域(c)裂紋源區(qū)域沿晶新口形40a) D區(qū)域斷口徹觀捲貌t(b)E色裂

9、紋潭黴觀形貌,( (A) )縱向共晶翌化物帶狀分布形貌衛(wèi))橫向網(wǎng)狀共晶炭化物形貌案例九、9 9 起重機(jī)軸承失效分析概況：某港口使用的起重機(jī)對(duì)稱球面滾子型推力調(diào)心滾子軸承，型號(hào)為90694809069480,材料GCr15SiMn,GCr15SiMn,生產(chǎn)工藝為：鍛造 退火 機(jī)加 淬火+低溫回火 磨加工。在安裝使用初期， 發(fā)現(xiàn)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)岀無規(guī)則金屬摩擦聲，特別是重載時(shí)，情況更為明顯，使用4545 天后軸承徹底無法轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)生失效。通過理化綜合分析，認(rèn)為：由于滾珠材質(zhì)中存在較多的網(wǎng)狀碳 化物加之硬度偏低，以及軸承內(nèi)外圈硬度偏低，至使軸承發(fā)生早期斷裂。軸承內(nèi)珠光體+險(xiǎn)針回火馬氏體案例十、扳手連接件表

10、面黑點(diǎn)原因分析概況：某公司生產(chǎn)的扳手連接件基材為鋅合金，生產(chǎn)工藝為：電鍍銅（工藝要求 i0i0gm m ，電鍍鎳（工藝要求i5i5gm m，電鍍鉻（工藝要求5 5gm m ；電鍍之后進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，外觀檢軸承內(nèi)關(guān)新裂解貌軸承內(nèi)岡外唇多處裂紋滋謖珠斷裂形貌滾珠関滾珠準(zhǔn)解理斷口查驗(yàn)收合格，與鋁件組裝成型后入庫存放。當(dāng)放置一個(gè)月左右岀庫時(shí)發(fā)現(xiàn)有 40%40%左右的扳手 連接件表面產(chǎn)生不同程度的黑點(diǎn)。通過理化分析，認(rèn)為連接件產(chǎn)生黑點(diǎn)的原因是鋅合金鍍 鎳、鉻層較薄，降低了鍍層的抗腐蝕性能，導(dǎo)致連接件在潮濕的大氣中局部過早的產(chǎn)生電 化學(xué)腐蝕，形成穿透型孔洞。黑點(diǎn)區(qū)域微觀形貌正常區(qū)域微觀形貌黑點(diǎn)區(qū)域鋸元素成分面分布黑點(diǎn)挑域鎘元秦誡分面分布案例十一、海上拖纜斷裂分析概況：某海上石油工作平臺(tái)拖纜，使用的鋼絲繩規(guī)格：為 內(nèi)芯為鋼芯，鋼絲繩直徑為 76mm76mm 在拖航途中，新過橋纜發(fā)生（使用半年）斷裂（當(dāng)時(shí)海況：風(fēng)速 13M/S13M/S，綜合涌浪：3.53.5 米，過橋纜斷裂前拖纜張力：48487272 噸），之后馬上更換扳乎衷面黑點(diǎn)形貌正常區(qū)域債出需點(diǎn)區(qū)域備叢8 8X 61FWS+IWR61FWS+IWR 表面鍍鋅處理,備用過橋纜（使用三年之多的舊過橋纜），次日再次斷裂（當(dāng)時(shí)海況：風(fēng)速14M/S14M/S，綜合拖纜斷裂宏觀形貌細(xì)小韌窩