【正文】 GB/T9024—1999標(biāo)準(zhǔn)的要求。結(jié)論 主傳動(dòng)軸反復(fù)堆焊，造成堆焊層缺陷和內(nèi)應(yīng)力。三、彈簧失效分析彈簧在載荷作用產(chǎn)生下變形時(shí)，把機(jī)械功或動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫兡埽辉诨謴?fù)變形時(shí)，把形變能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能或機(jī)械功。板簧斷裂位置處于應(yīng)力集中處。局部區(qū)域腐蝕產(chǎn)物已大量剝落。成分分析 母材和焊縫成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí), 殼體受到強(qiáng)烈振動(dòng)。合金的成分接近于鑄造鋁合金ZL102(ZL102成分: 90~87%Al, 10~13%Si)。案例12 不銹鋼管應(yīng)力腐蝕破壞現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查一洗衣粉車間噴粉塔管道爆裂。不銹鋼管內(nèi)承受高壓作用，管壁承受較大拉應(yīng)力。爐膛嚴(yán)重超溫引起爐管過熱、局部過燒。 （3）零件的斷口為韌性斷口。 （2）輻條3發(fā)生斷裂?；牡娘@微組織：網(wǎng)狀的鐵素體和細(xì)珠光體組成。%， %， %， 余Fe螺栓材料為40 Cr合金鋼?，F(xiàn)場(chǎng)提取制動(dòng)機(jī)構(gòu)，分析剎車失靈原因。 組織不正常，導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低。 。棒材機(jī)加工而成。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。 2）主梁螺栓孔內(nèi)壁粗糙。 滲碳層深度： 滲碳層深度合格。案例25 推土機(jī)鏈軌節(jié)斷裂失效分析情況調(diào)查履帶推土機(jī)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。避免淬火加熱溫度不足，回火溫度偏高，使硬度偏低。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。磨損表面呈波浪形。小于部頒標(biāo)準(zhǔn)（ ak值）。顯微分析 在焊縫20鋼管鼓脹區(qū)取樣。淬火加熱溫度為920℃, 回火溫度為650℃。進(jìn)行顯微硬度測(cè)定。（2）合理制訂焊縫最終熱處理工藝, 嚴(yán)格控制淬火溫度及加熱時(shí)間, 適當(dāng)提高回火溫度及回火時(shí)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。六、人的教育、培養(yǎng)提高人的素質(zhì) 工作認(rèn)真、加強(qiáng)責(zé)任性，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。提高材料的耐磨性。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。形成鍍層。 （3）注意環(huán)境的影響。 潤(rùn)滑與密封合理。 （2）淬火后回火時(shí)間短, 部分馬氏體還未回火，以條狀形態(tài)殘存于焊縫中。　　硬度符合接頭圖紙規(guī)定的技術(shù)要求。 （2）20鋼管子更換為耐熱較好的15CrMo鋼管子。過熱管外部受火焰加熱，內(nèi)部通過熱蒸汽。探傷檢查 對(duì)另一臺(tái)同樣發(fā)電機(jī)的葉片進(jìn)行探傷檢查。十字定位銷孔處產(chǎn)生裂紋，左前方向臂斷裂。 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(jìn)行定位。有的鏈軌節(jié)軌面銑削時(shí)過量，產(chǎn)生尖角，應(yīng)力集中。 2）鍛后進(jìn)行正火，細(xì)化均勻組織。 橫截面上沒有疏松、微裂紋等缺陷。斷口為典型解理斷口。柱塞頭孔采用鉸刀加工，取消金剛砂研磨。使左、右轉(zhuǎn)彎時(shí)球頭銷受力均勻。斷口附近表面嚴(yán)重磨損，存在許多溝痕。化學(xué)成分分析分析結(jié)果：材料為45Mn2。防止淬火時(shí)螺紋底部產(chǎn)生微裂紋。（3）該前橋存在嚴(yán)重質(zhì)量問題，不能裝車使用。焊縫質(zhì)量低劣。斷口觀察 在視頻儀上進(jìn)行斷口觀察和分析。零件材料存在較多的雜質(zhì)。奧氏體晶粒粗化，原來彌散分布的二次碳化物聚集成粒狀。 裂縫內(nèi)充滿淺灰色腐蝕產(chǎn)物。改進(jìn)措施 (1) 材料方面: a. 更換材料, 采用強(qiáng)度較高的ZL10ZL109。觀察到晶界和晶內(nèi)的裂紋。夾角, 無(wú)明顯的過渡園角。 工作溫度640℃ 。 mm， mm。顯微分析觀察到裂紋擴(kuò)展形貌。 （2）車軸脆性大、強(qiáng)度低、韌性差。粗視分析 其中一個(gè)斷口與軸線成45度角，斷口上清晰可見貝殼紋。 斷面位于油道孔。金相組織分析組織為珠光體（90%）+球狀石墨+少量鐵素體。在拉伸試樣斷口上可見魚眼狀白亮區(qū)。使齒表面、心部都淬火。該齒輪直接傳動(dòng)機(jī)車車輪，齒部承受較大扭矩和壓應(yīng)力。(4)過載斷裂 主要是沖擊載荷過大造成的斷齒。磨料磨損配合表面之間在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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。（4）斷面氧化顏色法 主裂紋較次裂紋形成時(shí)間早，主斷面較次斷面暴露在環(huán)境中的時(shí)間長(zhǎng)，腐蝕與氧化程度嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物多、氧化顏色深。 2）疲勞裂紋擴(kuò)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(wú)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(tái)階高差減小的方向； 氧化、腐蝕減輕的方向。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。超聲檢測(cè)磁粉檢測(cè)射線檢測(cè) 超聲檢測(cè)向被檢測(cè)零件發(fā)射超聲波，超聲波遇到零件內(nèi)部缺陷或異質(zhì)界面時(shí)發(fā)生反射。 熱膨脹性 材料隨溫度變化而膨脹、收縮的特性。 交變應(yīng)力越大, 材料斷裂時(shí)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N越少。 （1）伸長(zhǎng)率（δ） 試樣拉斷后, 標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長(zhǎng)率。得到斷口電鏡照片。常用電木粉鑲嵌、環(huán)氧樹脂鑲嵌。走訪當(dāng)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(shí)的情況，有何不正確的操作等。機(jī)加工過程的尺寸公差和表面粗糙度不合適。特別是高溫所導(dǎo)致的形狀翹曲最為嚴(yán)重。如：沙發(fā)彈簧彈性喪失 汽車變速箱齒輪磨損電動(dòng)機(jī)軸斷裂二、零件失效的危害性零件失效，導(dǎo)致機(jī)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。 ●鋼結(jié)構(gòu)房梁承載過重發(fā)生塑性變形彎曲，導(dǎo)致倒塌； ●螺栓嚴(yán)重過載被拉長(zhǎng)，失去緊固作用。零件在鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔、疏松、夾渣。人的道德 只為賺錢，不負(fù)責(zé)任，機(jī)械產(chǎn)品有安全隱患。 對(duì)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。電子束在試樣表面掃描，試樣表面產(chǎn)生二次電子。 鑄鐵等材料沒有明顯的屈服現(xiàn)象, 表示（%殘余應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力值）。疲勞強(qiáng)度 軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等零件，在工作過程中各點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性的變化，這種應(yīng)力稱為交變應(yīng)力(也稱循環(huán)應(yīng)力)。合金的導(dǎo)熱性比純金屬差?？梢愿鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)衍射圖象確定被測(cè)試件的晶體結(jié)構(gòu)。 如果材料內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，晶體的晶面距離發(fā)生變化，則衍射圖象也會(huì)發(fā)生變化。疲勞源： 應(yīng)力集中處：工件截面尺寸突變、孔槽邊緣、尖角等。裂紋先后順序判斷方法 （1）塑性變形量大小確定法 當(dāng)所有斷裂部位均為延性斷裂時(shí)，變形量大的部位為主裂紋，其它部位為二次或三次裂紋。一般沿晶擴(kuò)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。主要原因是晶界處化學(xué)成分不均勻。建議 齒輪采用30Cr鋼、或者用38Cr鋼制造。建議 改進(jìn)熱處理工藝。材料中夾雜物較多。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。 最終軸頸和圓角表面中頻淬火。工作時(shí)用水冷卻軸頸。斷口心部粗大晶粒。斷口左下方有明顯的疲勞斷裂形貌。粗視分析 用立體顯微鏡觀察。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(tái)重油催化裂化裝置運(yùn)行幾年后，催化裂化再生器殼體開裂。裂紋的起始位置均在殼體側(cè)面下方的交界處。裂紋穿過氣孔, 并沿針狀A(yù)lSiFe化合物界面擴(kuò)展。 (3) 安裝結(jié)構(gòu)不甚合理, 導(dǎo)致殼體承受彎矩過大, 振動(dòng)厲害。爆裂口管壁有輕度膨脹，周圍有縱向裂紋。焊縫處進(jìn)行了車削加工。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。皮帶輪邊緣還出現(xiàn)一個(gè)小缺口。載重汽車前橋一般用鋼材整體經(jīng)鍛造制成，不應(yīng)有焊縫存在。前橋在焊接處發(fā)生斷裂。熱處理后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)。一端接制動(dòng)鼓，另一端用固定銷固定在后橋殼上。斷裂部位距球頭5mm處。改進(jìn)措施 1）采用碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的20CrMnTi鋼，增加其強(qiáng)度。柱塞體端部孔邊角切削柱塞頭凹面，產(chǎn)生犁削磨損。力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度σb 伸長(zhǎng)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(qiáng)度、硬度過高，韌性不夠。宏觀觀察 斷口光潔細(xì)密，呈疲勞斷口特征，有疲勞條紋。 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(qiáng)度降低。（3）在腰子孔內(nèi)壁產(chǎn)生裂紋，破斷。方向臂頂端斷裂部分殘留于鎖緊螺母內(nèi)。說明4個(gè)斷口不是同一時(shí)間斷裂。經(jīng)檢查墊片已經(jīng)脫落。 （2）改進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高加工精度，保證安裝質(zhì)量。 管子長(zhǎng)期受高溫作用，20鋼珠光體嚴(yán)重球化，強(qiáng)度降低，高溫蠕變加劇。 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(jí)。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。四、安裝調(diào)試方面精確安裝，認(rèn)真調(diào)試 嚙合傳動(dòng)件(齒輪、桿、螺旋等)的間隙合適。如屈服強(qiáng)度、塑性、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度等。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。 離子鍍 金屬靶接弧電源負(fù)電壓，在靶上進(jìn)行電弧放電，電弧電流達(dá)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(fù)電壓的基材上發(fā)生沉積。（2）進(jìn)行表面處理。提高警惕，防止人為破壞具有一定的零件失效分析知識(shí)。一、設(shè)計(jì)方面為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須精心設(shè)計(jì)，精心施工。條狀分布的馬氏體對(duì)焊縫的強(qiáng)韌性極其有害, 是不允許在焊縫中出現(xiàn)的。 初步認(rèn)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。裂紋沿晶界擴(kuò)展。鑄造缺陷嚴(yán)重。裂紋擴(kuò)展，翻皮脫離板面成為磨屑。方向臂錐體部分與轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)錐孔不能達(dá)到緊密配合的要求。 （4）保留部分拐角處部分材料，防止中頻淬火時(shí)局部尖角處溫度過高。設(shè)計(jì)調(diào)質(zhì)硬度：2633HRC中頻淬火低溫回火硬度：5258HRC，淬硬深度610mm。工作面拉傷部位已經(jīng)在較高溫度回火。七、建筑機(jī)械零件失效分析 案例24 鑿巖機(jī)活塞斷裂失效分析 沖擊機(jī)械鑿巖機(jī)活塞在高壓空氣或者高壓油的作用下，高速?zèng)_擊釬桿，再通過釬桿將沖擊能作用到待破碎物體。顯微硬度測(cè)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(jìn)行鍍鉻處理。粗視分析柱塞體與柱塞頭在高速、高接觸壓應(yīng)力作用下工作。電鏡分析 裂紋產(chǎn)生于球頭銷表面嚴(yán)重磨損溝痕處。 該半軸套管不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。制動(dòng)過程中，制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓內(nèi)壁強(qiáng)烈摩擦產(chǎn)生高溫，使制動(dòng)摩擦片逐漸炭化。最小抗拉強(qiáng)度為1040 N/mm2。焊縫區(qū)顯微組織：有大量的塊狀鐵素體和珠光體組成。（5）輻條1撞擊皮帶輪邊緣，使邊緣破損。零件鍛造以后，先要正火以使鋼材模鍛后的組織均勻化，細(xì)化晶粒，然后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。五、汽車零部件失效分析案例14 汽車下擺臂斷裂失效分析粗視分析雙橫臂式獨(dú)立懸架起緩沖、減振和導(dǎo)向的作用,在汽車的前輪上應(yīng)用廣泛。建議：在不銹鋼外壁噴涂一層耐熱、耐蝕聚合物涂層（如聚四氟乙烯），防止產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕。漿料主要由三聚磷酸鈉、純堿、水等組成。 硬度測(cè)定 (1) 布氏硬度測(cè)定 硬度為54～61HB。斷面上有許多閃光的小點(diǎn), 同時(shí)發(fā)現(xiàn)有園形、橢園形的空洞。斷口上有大量腐蝕產(chǎn)物。 （2）彈簧斷裂斷口無(wú)疲勞破壞特征，斷口呈不規(guī)則的腐蝕表面。建議避免熱加工缺陷產(chǎn)生。 (3) 快速脆性斷裂 存在缺陷，當(dāng)受到過大的沖擊載荷時(shí)，發(fā)生突然脆性斷裂。堆焊修復(fù)后進(jìn)行探傷檢查?；瘜W(xué)成分分析 %C, %Si,%Mn,%S, %P,%Cr,%Mo 成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。失效原因