【正文】 后進行調(diào)質(zhì)處理?？諝鈮嚎s機工作時，皮帶輪內(nèi)三根輻條受到彎矩和剪切力的聯(lián)合作用，并且承受強烈震動，容易產(chǎn)生疲勞裂紋。（5）輻條1撞擊皮帶輪邊緣，使邊緣破損。 截面心部未進行焊接，僅在截面四周進行了焊接。焊縫區(qū)顯微組織：有大量的塊狀鐵素體和珠光體組成。焊縫中存在裂縫、氣孔、焊渣，焊縫質(zhì)量低劣。最小抗拉強度為1040 N/mm2。 （3）嚴格熱處理規(guī)范，防止過熱使材料的強度和韌性降低。制動過程中，制動摩擦片與制動鼓內(nèi)壁強烈摩擦產(chǎn)生高溫，使制動摩擦片逐漸炭化。斷口平齊，呈疲勞斷裂特征。 該半軸套管不符合標準要求。滲碳、淬火、回火。電鏡分析 裂紋產(chǎn)生于球頭銷表面嚴重磨損溝痕處。 3）改進球頭銷與球頭碗的結(jié)構(gòu)，配合緊密。粗視分析柱塞體與柱塞頭在高速、高接觸壓應力作用下工作。建議：柱塞體端部孔邊進行倒角，并研磨拋光。顯微硬度測定軸表面顯微硬度：779HV軸心部顯微硬度：285HV套表面顯微硬度：402HV套心部顯微硬度：271HV材料及表面處理工藝分析結(jié)果（1）軸材料為1Cr18Ni9Ti， 表面進行鍍鉻處理。表明加載速度極快。七、建筑機械零件失效分析 案例24 鑿巖機活塞斷裂失效分析 沖擊機械鑿巖機活塞在高壓空氣或者高壓油的作用下，高速沖擊釬桿，再通過釬桿將沖擊能作用到待破碎物體。對橫截面、縱截面做酸浸試驗。工作面拉傷部位已經(jīng)在較高溫度回火。改進措施 1）原材料應當進行反復鍛造，消除帶狀組織。設計調(diào)質(zhì)硬度：2633HRC中頻淬火低溫回火硬度：5258HRC，淬硬深度610mm。（4）掉角與崩塊 中頻淬火時局部尖角處溫度過高，生成粗大馬氏體組織，回火不足，脆性大，沖擊破斷。 （4）保留部分拐角處部分材料，防止中頻淬火時局部尖角處溫度過高。采用焊接方式進行固定，不符合工藝技術(shù)要求。方向臂錐體部分與轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)錐孔不能達到緊密配合的要求。結(jié)論焊點斷裂。裂紋擴展，翻皮脫離板面成為磨屑。內(nèi)部存在嚴重的縮孔、夾雜、微裂紋等鑄造缺陷。鑄造缺陷嚴重。制造時先把20鋼管端部擴管，12Cr1MoV鋼管端部開坡口，進行對接焊接。裂紋沿晶界擴展。預防措施 （1）采用等厚等徑鋼管焊接，避免管壁減薄，應力集中。 初步認為熱處理工藝存在問題, 造成鉆桿焊縫組織、性能低劣, 不能滿足使用要求。夾雜物含量合格母材的硬度測定 （1）洛氏硬度 用HR150型洛氏硬度計測定洛氏硬度值為31～36HRC, 平均值為34HRC。條狀分布的馬氏體對焊縫的強韌性極其有害, 是不允許在焊縫中出現(xiàn)的。合金成分微觀不均勻性和碳化物分布不均勻性保留下來。一、設計方面為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須精心設計，精心施工。 鉚焊結(jié)構(gòu)進行必要探傷檢驗，無缺陷。提高警惕，防止人為破壞具有一定的零件失效分析知識。 （2）防止超載。（2）進行表面處理。電流方向由鍍筆流向工件時為正向電流，發(fā)生電沉積，稱正接。 離子鍍 金屬靶接弧電源負電壓，在靶上進行電弧放電，電弧電流達105A/cm2～107A/cm2，金屬被蒸發(fā)，電離成為等離子狀態(tài)，在接有偏壓電源負電壓的基材上發(fā)生沉積。應用：用于材料表面的強化、提高耐磨、耐蝕性，也可用于磨損件的表面修復。在球墨鑄鐵活塞環(huán)、彈簧鋼活塞環(huán)表面鍍鉻，硬度800～900HV，耐磨性好。防止腐蝕失效的措施 （1）采用耐蝕性高的材料。如屈服強度、塑性、斷裂韌性、疲勞強度等。提高人的知識水平加強安全教育，加強使用和操作基本知識的培訓。四、安裝調(diào)試方面精確安裝，認真調(diào)試 嚙合傳動件(齒輪、桿、螺旋等)的間隙合適。第十一章零件失效的預防零件失效的危害性很大，需要設法防止或推遲零件的失效。鉆桿焊縫斷裂原因分析 （1）接頭母材的顯微組織不均勻, 呈帶狀分布。較深色的回火索氏體區(qū)域顯微硬度為236～, 白色條狀物的顯微硬度為890～。 母材的金相顯微組織母材的金相顯微組織為回火索氏體, 晶粒度為7～8級?，F(xiàn)場無測溫控溫裝置。 管子長期受高溫作用，20鋼珠光體嚴重球化，強度降低，高溫蠕變加劇。組織為鐵素體+珠光體，珠光體中滲碳體已球化。 （2）改進機構(gòu)設計，提高加工精度，保證安裝質(zhì)量。沖擊韌度很低。經(jīng)檢查墊片已經(jīng)脫落。顯微分析板面有大量撞擊坑和顯微翻皮，并有大量微裂紋。說明4個斷口不是同一時間斷裂。左前方向臂斷口距螺紋部分根部約25mm處。方向臂頂端斷裂部分殘留于鎖緊螺母內(nèi)。由水淬改為油淬，避免淬火微裂紋。（3）在腰子孔內(nèi)壁產(chǎn)生裂紋，破斷。使用中被拉斷。 3）活塞表面非正常磨損，溫度過高，表面已經(jīng)在較高溫度回火，強度降低。斷口附近存在裂紋。宏觀觀察 斷口光潔細密，呈疲勞斷口特征，有疲勞條紋。 3）當日氣溫低，易發(fā)生脆性斷裂。力學性能抗拉強度σb 伸長率δ5 硬度 沖擊韌度ak /MPa /% HRC kgm/cm2 192 53 192 54 191 53 193 54 要求160180 ≥9 4751 ≥6抗拉強度、硬度過高，韌性不夠。顯微組織分析軸表面組織為鍍鉻層，基體為奧氏體。柱塞體端部孔邊角切削柱塞頭凹面，產(chǎn)生犁削磨損。硬度170220HB。改進措施 1）采用碳質(zhì)量分數(shù)較高的20CrMnTi鋼，增加其強度。滲碳、淬火、回火后，抗拉強度為1430MPa。斷裂部位距球頭5mm處。硬度測定 半軸套管表面平均硬度為24HRC。一端接制動鼓，另一端用固定銷固定在后橋殼上。觀察分析制動摩擦片嚴重炭化，制動摩擦片嚴重磨損。熱處理后進行拉伸試驗和沖擊試驗。硬度測定 用洛氏硬度機測定硬度： 平均值為32HRC（298HB）。前橋在焊接處發(fā)生斷裂。其顯微組織基本正常。載重汽車前橋一般用鋼材整體經(jīng)鍛造制成，不應有焊縫存在。 （3）輻條1連接在輪轂上的部分將連接外緣的部分撞斷。皮帶輪邊緣還出現(xiàn)一個小缺口。下擺臂強度較低，造成斷裂。電鏡觀察及分析 組織為鐵素體和珠光體，鐵素體呈網(wǎng)狀分布。組織惡化使材料高溫性能大大減低，導致斷裂。焊縫處進行了車削加工。在腐蝕介質(zhì)和應力作用下產(chǎn)生應力腐蝕。爆裂口管壁有輕度膨脹，周圍有縱向裂紋。材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼。 (3) 安裝結(jié)構(gòu)不甚合理, 導致殼體承受彎矩過大, 振動厲害。含有Fe, 生成有害相細針狀的AlSiFe化合物, 降低了該合金的韌性。裂紋穿過氣孔, 并沿針狀AlSiFe化合物界面擴展。 殼體下部受到瞬時大的拉應力作用, 在應力集中處容易產(chǎn)生裂紋造成開裂或破斷。裂紋的起始位置均在殼體側(cè)面下方的交界處。拉伸試驗 拉伸試驗表明，母材和焊縫拉伸性能符合國家標準顯微分析 裂紋從里往外擴展，無明顯塑性變形。四、容器、殼體失效分析容器、殼體的失效方式 （1）破裂 （2）高溫蠕變 （3）腐蝕案例10 催化裂化再生器殼體開裂失效分析事故調(diào)查 某化工廠一臺重油催化裂化裝置運行幾年后，催化裂化再生器殼體開裂。彈簧斷裂斷口處未發(fā)現(xiàn)疲勞破斷特征，斷口處呈不規(guī)則的腐蝕表面。粗視分析 用立體顯微鏡觀察。裂紋在應力作用下擴展，最后造成板簧斷裂。斷口左下方有明顯的疲勞斷裂形貌。彈簧的失效形式：(1) 塑性變形 載荷去掉后，彈簧不能恢復到原始尺寸和形狀。斷口心部粗大晶粒。主傳動軸在彎曲循環(huán)應力作用下，發(fā)生疲勞斷裂+脆性斷裂。工作時用水冷卻軸頸。掃描電鏡觀察 斷口可見疲勞輝紋。 最終軸頸和圓角表面中頻淬火。過渡圓角表面加工刀痕多、較深。工作載荷分析曲軸受到彎曲—扭轉(zhuǎn)載荷作用，并受到?jīng)_擊載荷作用。屬于疲勞斷裂。材料中夾雜物較多。案例3 柴油機曲軸斷裂失效分析粗視分析 進口萬噸級遠洋貨輪柴油機曲軸材料為35CrMo鋼，曲軸整體鍛造。建議 改進熱處理工藝。 正常組織應是：表面回火馬氏體+碳化物，心部組織為回火馬氏體+鐵素體+屈氏體。建議 齒輪采用30Cr鋼、或者用38Cr鋼制造。金相分析 斷口呈細瓷狀斷口，有放射狀條紋，具有脆斷斷口形貌特征。主要原因是晶界處化學成分不均勻。 腐蝕磨損腐蝕磨損是金屬在摩擦過程中，同時與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應，產(chǎn)生表層金屬的損失或遷移現(xiàn)象。一般沿晶擴展的裂紋與腐蝕介質(zhì)的作用有關(guān)，裂紋中夾有腐蝕產(chǎn)物。 內(nèi)部缺陷：如縮孔、氣泡、疏松、偏析、夾雜物、白點、過熱、過燒、發(fā)紋等。裂紋先后順序判斷方法 （1）塑性變形量大小確定法 當所有斷裂部位均為延性斷裂時，變形量大的部位為主裂紋，其它部位為二次或三次裂紋。 裂紋是斷裂的前期； 斷裂則是裂紋發(fā)展的結(jié)果。疲勞源： 應力集中處：工件截面尺寸突變、孔槽邊緣、尖角等。 脆斷時承受的工作應力較低，通常不超過材料的屈服強度，甚至不超過常規(guī)的許用應力，所以又稱為低應力脆斷。 如果材料內(nèi)部存在殘余應力，晶體的晶面距離發(fā)生變化，則衍射圖象也會發(fā)生變化。 射線檢測 用X 射線或γ射線照射被測零件?？梢愿鶕?jù)標準衍射圖象確定被測試件的晶體結(jié)構(gòu)。 碳鋼、鑄鐵的耐腐蝕性較差； 鈦及其合金、不銹鋼的耐腐蝕性好。合金的導熱性比純金屬差。材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展斷裂的能力叫斷裂韌性。疲勞強度 軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等零件，在工作過程中各點的應力隨時間作周期性的變化，這種應力稱為交變應力(也稱循環(huán)應力)。 （2）洛氏硬度(HRA、HRB、HRC) 采用金剛石壓頭(或鋼球壓頭)， 加預載荷F0 ，再加主載荷F1 ， 卸去主載荷F1，測量其殘余壓入深度h, 用h與h0之差△h來計算洛氏硬度值。 鑄鐵等材料沒有明顯的屈服現(xiàn)象, 表示（%殘余應變時的應力值）。電子束透過碳膜，獲得圖象。電子束在試樣表面掃描，試樣表面產(chǎn)生二次電子。拋光盤上放置拋光布。 對于表面熱處理后的零件，要注意觀察表面情況，如氧化層、脫碳層、滲碳層等。失效件材料的力學性能檢測用拉伸試驗機、彎曲試驗機、沖擊試驗機、硬度試驗機等測定材料的抗拉強度、彎曲強度、沖擊韌度、硬度等力學性能。人的道德 只為賺錢，不負責任，機械產(chǎn)品有安全隱患。 連接零件必要的防松不可靠。零件在鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔、疏松、夾渣。它是金屬與環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生的化學和電化學作用的結(jié)果（化學腐蝕、電化學腐蝕）。 ●鋼結(jié)構(gòu)房梁承載過重發(fā)生塑性變形彎曲，導致倒塌； ●螺栓嚴重過載被拉長，失去緊固作用。分析零件失效原因 設計、材料、加工、裝配、使用、維護。如：沙發(fā)彈簧彈性喪失 汽車變速箱齒輪磨損電動機軸斷裂二、零件失效的危害性零件失效，導致機械不能正常工作，降低生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，誤工誤事。 為企業(yè)技術(shù)開發(fā)、技術(shù)改造提供信息，增加企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)含量，從而獲得更大的經(jīng)濟效益。特別是高溫所導致的形狀翹曲最為嚴重。 根據(jù)零件工作條件、可能發(fā)生的失效形式，提出技術(shù)指標，確定合適的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料。機加工過程的尺寸公差和表面粗糙度不合適。 安裝后，未按規(guī)定進行跑合。走訪當事人和目擊者 失效事故發(fā)生前的異?，F(xiàn)象，事故發(fā)生時的情況，有何不正確的操作等。四、分析結(jié)果提交提出失效性質(zhì)、失效原因提出預防措施（建議）提交失效分析報告第六章失效分析技術(shù)簡介金相分析技術(shù)斷口分析技術(shù)力學性能測試技術(shù)理化分析測試技術(shù)晶體結(jié)構(gòu)分析技術(shù)無損檢測技術(shù)應力分析技術(shù) 一、金相分析技術(shù)在金相顯微鏡下進行觀察，分析金屬內(nèi)部的顯微組織的技術(shù)。常用電木粉鑲嵌、環(huán)氧樹脂鑲嵌。對不同的材料，顯示不同的組織，可選用不同的浸蝕劑。得到斷口電鏡照片。三、力學性能測試技術(shù)金屬材料的力學性能，即是指金屬材料在外力（載荷）作用時表現(xiàn)出來的性能。 （1）伸長率（δ） 試樣拉斷后, 標距的伸長與原始標距的百分比稱為伸長率。如活塞銷、錘桿、沖模和鍛模等。 交變應力越大, 材料斷裂時應力循環(huán)次數(shù)N越少。 輕金屬鋁、鎂、鈦及它們的合金，用于航天航空器上。 熱膨脹性 材料隨溫度變化而膨脹、收縮的特性。1. 體心立方晶格鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、α鐵(αFe, 912 ℃)等。超聲檢測磁粉檢測射線檢測 超聲檢測向被檢測零件發(fā)射超聲波，超