【正文】 聲波遇到零件內(nèi)部缺陷或異質(zhì)界面時發(fā)生反射。若零件內(nèi)部有缺陷，底片的黑度分布不均勻，局部地方出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。金屬材料的室溫拉伸試樣的塑性斷口宏觀觀察，斷口分為： F 纖維狀區(qū) R 放射狀區(qū)S 剪切唇區(qū) 三、斷裂形式 （1）韌（塑）性斷裂 斷裂前有明顯的塑性變形。解理斷裂：因原子間結(jié)合鍵的破壞而造成的穿晶斷裂。 2）疲勞裂紋擴展的宏觀方向的確定： 裂紋源區(qū)指向最后斷裂區(qū)的方向； 放射線發(fā)散的方向； 纖維區(qū)指向剪切唇區(qū)的方向； 與疲勞弧線相垂直的放射狀條紋分散方向； 人字紋的人字張開的方向； 斷口的平坦區(qū)指向斜斷口的方向； 無塑性變形或塑性變形小的區(qū)域指向變形大的區(qū)域的方向； 臺階高差減小的方向； 氧化、腐蝕減輕的方向。裂紋種類1）沿晶擴展裂紋：制造過程產(chǎn)生的裂紋：鑄造熱裂紋、過燒引起的鍛造裂紋、回火脆性裂紋、磨削裂紋、焊接裂紋。（4）斷面氧化顏色法 主裂紋較次裂紋形成時間早，主斷面較次斷面暴露在環(huán)境中的時間長，腐蝕與氧化程度嚴重，腐蝕產(chǎn)物多、氧化顏色深。磨削裂紋一般細、淺，呈龜裂狀或規(guī)則直線排列。磨料磨損配合表面之間在相對運動過程中，因外來硬顆?；虮砻嫖⑼惑w的作用造成表面損傷（被犁削形成溝漕）的磨損稱為磨粒(料)磨損?！【鶆蚋g　 在整個金屬表面均勻地發(fā)生腐蝕。(4)過載斷裂 主要是沖擊載荷過大造成的斷齒。硬度測量 齒尖部硬度為55～57HRC，齒根部硬度為52～53HRC。該齒輪直接傳動機車車輪，齒部承受較大扭矩和壓應(yīng)力。 硬度低，未達到設(shè)計要求。使齒表面、心部都淬火。斷口宏觀形貌具有疲勞斷口特征。在拉伸試樣斷口上可見魚眼狀白亮區(qū)。案例4 汽車發(fā)動機球鐵曲軸斷裂失效分析事故調(diào)查 某運行客車行駛7000公里發(fā)動機出現(xiàn)異常，曲軸斷裂。金相組織分析組織為珠光體（90%）+球狀石墨+少量鐵素體。 在彎曲交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展而發(fā)生疲勞斷裂。 斷面位于油道孔。硬度測定 基體平均硬度： 30HRC 表面淬火層硬度：51HRC 符合設(shè)計要求。粗視分析 其中一個斷口與軸線成45度角，斷口上清晰可見貝殼紋。案例7 三輪車車軸斷裂失效分析粗視分析車軸在螺紋處斷裂。 （2）車軸脆性大、強度低、韌性差。(4) 腐蝕斷裂及永久變形 在腐蝕性介質(zhì)中使用的彈簧產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。顯微分析觀察到裂紋擴展形貌。案例9 客車氣罐放水閥彈簧斷裂失效分析氣罐放水閥的工作條件分析閥芯在彈簧力的作用下，緊壓閥座，保持氣罐及氣路中的氣體壓力。 mm， mm。 （3）彈簧受到嚴重腐蝕。 工作溫度640℃ 。結(jié)論 催化裂化再生器殼體開裂的原因是應(yīng)力腐蝕開裂。夾角, 無明顯的過渡園角。這些空洞的內(nèi)表面呈熔融金屬凝固態(tài), 為鑄造缺陷氣孔。觀察到晶界和晶內(nèi)的裂紋。該殼體的硬度值與鑄造鋁合金ZL102的硬度相近。改進措施 (1) 材料方面: a. 更換材料, 采用強度較高的ZL10ZL109。管內(nèi)工作壓力為78MPa。 裂縫內(nèi)充滿淺灰色腐蝕產(chǎn)物。案例13 裂解爐管斷裂失效分析宏觀分析某乙烯廠一臺裂解爐運行時爐管斷裂。奧氏體晶粒粗化，原來彌散分布的二次碳化物聚集成粒狀。下擺臂螺紋部分斷裂。零件材料存在較多的雜質(zhì)。 （2）選用夾雜物較少的鋼材。斷口觀察 在視頻儀上進行斷口觀察和分析。建議 （1）對皮帶輪材料的顯微組織、化學(xué)成分、夾雜物等情況進行進一步的分析。焊縫質(zhì)量低劣。焊縫區(qū)和焊縫熱影響區(qū)之間存在裂縫。（3）該前橋存在嚴重質(zhì)量問題，不能裝車使用。 螺栓的硬度和抗拉強度接近國家標(biāo)準(zhǔn)低限值。防止淬火時螺紋底部產(chǎn)生微裂紋。制動摩擦片嚴重磨損后，摩擦片不能與制動鼓內(nèi)壁緊密接觸，降低了二者之間的摩擦力，以致不能有效制動。化學(xué)成分分析分析結(jié)果：材料為45Mn2。電鏡分析 斷口為脆性疲勞斷口，準(zhǔn)解理斷口。斷口附近表面嚴重磨損，存在許多溝痕。 裂紋由表及里擴展。使左、右轉(zhuǎn)彎時球頭銷受力均勻。接觸面相對滑動，柱塞頭磨損，柱塞頭中心小孔磨穿。柱塞頭孔采用鉸刀加工，取消金剛砂研磨。（2）套材料為1Cr11Ni2W2MoV， 表面進行碳氮共滲，淬火+低溫回火。斷口為典型解理斷口。活塞受力復(fù)雜。 橫截面上沒有疏松、微裂紋等缺陷。失效原因分析 1）活塞未經(jīng)鍛造，直接用熱軋圓鋼加工而成。 2）鍛后進行正火，細化均勻組織。宏觀觀察與分析 （1）存在鍛造折疊，淬火微裂紋。有的鏈軌節(jié)軌面銑削時過量，產(chǎn)生尖角，應(yīng)力集中。（5）避免鏈軌節(jié)軌面銑削過量，應(yīng)該圓角過渡。 右前方向臂與轉(zhuǎn)向節(jié)之間用鎖緊螺母緊固，并有粗鐵絲在定位銷孔中進行定位。左前方向臂錐體部分根部留有斷裂焊點。十字定位銷孔處產(chǎn)生裂紋，左前方向臂斷裂。 導(dǎo)致磨煤機打擊板發(fā)生磨損失效。探傷檢查 對另一臺同樣發(fā)電機的葉片進行探傷檢查。設(shè)計、安裝存在隱患。過熱管外部受火焰加熱，內(nèi)部通過熱蒸汽。力學(xué)性能測試 取樣后進行拉伸試驗。 （2）20鋼管子更換為耐熱較好的15CrMo鋼管子。粗視分析 鉆桿斷裂部位在焊縫靠接頭一側(cè), ?！　∮捕确辖宇^圖紙規(guī)定的技術(shù)要求。電鏡分析 用S450型掃描電鏡觀察。 （2）淬火后回火時間短, 部分馬氏體還未回火，以條狀形態(tài)殘存于焊縫中。根據(jù)零件工作條件、可能發(fā)生的失效模式，提出技術(shù)指標(biāo)，確定合適的材質(zhì)、尺寸、結(jié)構(gòu)，提出必要的技術(shù)文件。 潤滑與密封合理。七、預(yù)防零件失效的技術(shù)措施防止彈性畸變的主要措施 （1）增加零件截面 （2）采用彈性模量高的材料（3）防止超載防止零件塑性畸變的措施（1）采用屈服強度高的材料（2）進行合理的熱處理（3）防止超載防止翹曲畸變失效措施（1）增加零件截面。 （3）注意環(huán)境的影響。八、表面技術(shù)簡介表面技術(shù) 通過物理、化學(xué)工藝方法使材料表面具有與基體材料不同的組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和物理狀態(tài)，使表面具有與基體材料不同的性能的技術(shù)。形成鍍層。 在零件或刃具表面涂敷TiN、TiC薄膜, 提高零件、刃具的耐磨性。熱噴涂技術(shù) 熱噴涂技術(shù)：將金屬或非金屬固體材料加熱至熔化或半熔軟化狀態(tài)，然后將它們高速噴射到工件表面上，形成牢固涂層的表面加工方法。 鍍銅：CuSO4 → Cu+2+SO42Cu+2+2e → Cu應(yīng)用：提高零件耐磨耐蝕性，如自行車鋼圈、活塞環(huán)。提高材料的耐磨性。防止斷裂失效的措施 引起零件斷裂的因素多而復(fù)雜，對材料的性能需要綜合考慮。六、人的教育、培養(yǎng)提高人的素質(zhì) 工作認真、加強責(zé)任性，嚴格遵守操作規(guī)程。 鑄造過程中避免產(chǎn)生疏松、夾渣； 鍛造過程中避免產(chǎn)生的夾層、裂紋； 焊接過程中避免未焊透、偏析、裂紋； 機加工過程保證尺寸公差，保證合適的表面粗糙度； 熱處理避免淬裂、硬度不足、回火脆性；精加工磨削中避免裂紋。（2）合理制訂焊縫最終熱處理工藝, 嚴格控制淬火溫度及加熱時間, 適當(dāng)提高回火溫度及回火時間, 確保焊縫充分回火, 消除條狀分布的馬氏體, 獲得較均勻的回火索氏體組織?？梢娺@些白色顆粒物質(zhì)是含鉻化合物。進行顯微硬度測定。 根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果可知, 該接頭的材料為40CrMnMo鋼。淬火加熱溫度為920℃, 回火溫度為650℃。結(jié)論 擴管時管壁減薄，應(yīng)力集中。顯微分析 在焊縫20鋼管鼓脹區(qū)取樣。預(yù)防措施 （1）提高葉片鑄造質(zhì)量。小于部頒標(biāo)準(zhǔn)（ ak值）。在安裝時為防止轉(zhuǎn)輪軸向竄動，在縫隙處加了墊片，用點焊焊在轉(zhuǎn)輪軸小軸頭上。磨損表面呈波浪形。下面部分2個斷口較陳舊，上面部分2個斷口較新。說明左前方向臂是一根已經(jīng)斷裂過的方向臂經(jīng)過焊接而成。斷口位置在十字定位銷孔處。避免淬火加熱溫度不足，回火溫度偏高，使硬度偏低。加工不規(guī)范。案例25 推土機鏈軌節(jié)斷裂失效分析情況調(diào)查履帶推土機履帶總成中重要零件——鏈軌節(jié)，承受周期性壓應(yīng)力和巨大的拉應(yīng)力。 2）活塞拉傷嚴重，表面磨損不均勻。 滲碳層深度： 滲碳層深度合格。硬度測定表面硬度：62HRC心部硬度：41HRC硬度合格。 2）主梁螺栓孔內(nèi)壁粗糙?；瘜W(xué)成分分析C Si Mn P S Cr Ni Cu 材料為：30CrMnSiNi2A標(biāo)準(zhǔn)成分：C Si Mn P S Cr Ni Cu ≤ ≤ ≤ 碳含量接近高限。X光相分析軸表面組成相為Cr,為鍍鉻層.套表面組成相為αFe,主要由馬氏體組成。磨損失效原因分析1）柱塞體硬度大大高于柱塞頭。棒材機加工而成。 材料強度偏低也是斷裂原因之一。 。案例20 汽車轉(zhuǎn)向球頭銷斷裂失效分析 粗視分析 高級轎車轉(zhuǎn)向球頭銷發(fā)生斷裂。 組織不正常，導(dǎo)致材料強度降低。 半軸套管連接制動鼓與后橋殼，承受后橋所承擔(dān)的載荷?，F(xiàn)場提取制動機構(gòu)，分析剎車失靈原因。預(yù)防措施 （1）采用夾雜物含量低的鋼材。%， %， %， 余Fe螺栓材料為40 Cr合金鋼。鑒定結(jié)論 （1）斷裂前橋是一根已斷裂的前橋經(jīng)火焰切割后通過焊接而成?；牡娘@微組織：網(wǎng)狀的鐵素體和細珠光體組成。 焊接區(qū)中存在較多的焊渣、氣孔，殘留有一段沒有熔化的焊條。 （2）輻條3發(fā)生斷裂。只能對斷口5的各一個破斷面以及斷口3的兩個破斷面進行觀察和分析。 （3）零件的斷口為韌性斷口。該下擺臂組織不符合要求。爐膛嚴重超溫引起爐管過熱、局部過燒。沒有明顯塑性變形。不銹鋼管內(nèi)承受高壓作用，管壁承受較大拉應(yīng)力。 粗視分析 爆裂不銹鋼管道外壁呈暗褐的氧化色，管內(nèi)沉積堅硬的白色漿料沉積物。案例12 不銹鋼管應(yīng)力腐蝕破壞現(xiàn)場調(diào)查一洗衣粉車間噴粉塔管道爆裂。 (2) 殼體兩側(cè)面的內(nèi)表面無明顯的過渡園角, 導(dǎo)致應(yīng)力集中。合金的成分接近于鑄造鋁合金ZL102(ZL102成分: 90~87%Al, 10~13%Si)。黑色針狀A(yù)lSiFe化合物為有害相, 導(dǎo)致殼體材料的韌性下降。發(fā)動機工作時, 殼體受到強烈振動。 一個殼體一側(cè)的裂紋長220mm, 另一側(cè)有一條15mm長的裂紋。成分分析 母材和焊縫成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 （2）采用耐蝕性好的不銹鋼彈簧。局部區(qū)域腐蝕產(chǎn)物已大量剝落。彈簧浸泡于水油混和物（含氧、硫），受到腐蝕。板簧斷裂位置處于應(yīng)力集中處。 粗視分析（1）斷口表面進行仔細清洗，在視頻顯微分析儀下觀察。三、彈簧失效分析彈簧在載荷作用產(chǎn)生下變形時，把機械功或動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兡?；在恢?fù)變形時，把形變能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芑驒C械功。顯微分析斷口在螺紋根部。結(jié)論 主傳動軸反復(fù)堆焊，造成堆焊層缺陷和內(nèi)應(yīng)力。案例6 軋鋼機主傳動軸斷裂失效分析事故調(diào)查 軋鋼機主傳動軸用45鋼制造，正火處理。曲拐頸表面組織：微細馬氏體（6級），符合GB/T9024—1999標(biāo)準(zhǔn)的要求。 熱處理工藝：鍛造后正火、調(diào)質(zhì)處理。斷口分析裂紋在軸頸與曲柄過渡圓角處產(chǎn)生，穿過曲柄截面而斷裂，呈現(xiàn)貝殼狀擴展花樣。曲軸材料為球墨鑄鐵，經(jīng)過正火處理。在曲臂與主軸的過渡處產(chǎn)生裂紋，擴展破斷。說明沒有經(jīng)過合適的調(diào)質(zhì)處理。 (3) 大載荷或沖擊載荷引起的過量變形、斷裂；(3)表面過度磨損。導(dǎo)致齒面嚴重磨損。 表面組織為屈氏體+碳化物，心部組織為鐵素體+珠光體。發(fā)生低應(yīng)力脆斷。另一個齒齒尖崩裂。晶間腐蝕　 腐蝕發(fā)生于晶粒邊界或其近旁。表面疲勞磨損兩個接觸面作滾動或滾動滑動復(fù)合磨擦?xí)r，在交變接觸壓應(yīng)力作用下，使材料表面疲勞而產(chǎn)生材料損失的現(xiàn)象稱為表面疲勞磨損。應(yīng)力腐蝕裂紋往往有分叉現(xiàn)象。材質(zhì)原因引起裂紋： 表面缺陷：如夾砂、劃痕、折迭、氧化、脫碳等。3）沿晶與穿晶混合擴展裂紋。 四、裂紋分析方法裂紋是材料表面或內(nèi)部完整性或連續(xù)性被破壞的一種現(xiàn)象。 疲勞斷裂斷口1）疲勞斷裂起源的位置確定： 纖微區(qū)的中心； 放射花樣的收斂處； 人字紋的最尖頂處； 斷口的平坦區(qū)內(nèi)； 無明顯塑性變形區(qū)，或無剪切唇形貌特征區(qū)； 疲勞弧形的最小半徑處；