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1、金属零件断裂失效分析冶金工业部钢铁研究总院吴宝榕一、断裂失效类型及其引起因素一个零件或组件完全不能工作或者虽然仍可工作但不能起应有的作用、已不可靠或不安全时,这个零、组件便告失效。火炮身管的炸裂、胀膛或严重烧蚀都可看作失效。失效分析是一种技术,人们用这种技术收集已经发生的各种事实业进行研究以确定一个设备或零件失效的原因以便采取防止措施〔’l。失效分析的意义从消极方面讲是避免同批或同工艺生产的零件发生类似的事故,从积极方面讲是推动失效分析工作者应用新的“”oo,,“方法学(Methdolgy)进行工作例如在失效分析中使用故障树分析”`’〕aure
2、enass;,,法(FltTAlyi)或者促进边缘学科的发展例如与磨损失效密切r。有关的摩擦学(Tibology)的发展,”〕,即:、失效万式是多种多样的概括起来可分三类表面破坏(由于磨损腐蚀,。,或高温氧化)弹性或塑性扭曲以及断裂由于多年来有关表面破坏尤其是表面磨损,,,破坏的类型及其原因还没有取得一致的意见很多名词尚未确定定义也未标准化本文对它的分析方法不加讨论。关于弹、塑性扭曲失效分析方法基本可遵循断裂失效的一,,。般分析方法因此本文主要谈断裂失效分析。,:延断裂的分类方法很多断裂失效分析工作者常从宏观尺度区分断裂类型即性断裂、脆性断裂、
3、疲劳断裂、沿晶断裂以及应力和环境介质交互作用引起的综合断裂’[].引起断裂的因素很多。零件从设计到失效要经历设计、材料生产、零件加工、安装、服役与维护等五个阶段。每个阶段又有许多环节,每个环节都可能变成引起失效的。,因素表1是根据文献仁35~7〕的失效分析结果而归纳的各种失效因素与断裂类型的经验关系。二、断裂失效分析方法,。失效分析因失效原因的隐蔽程度的不同工作难易相差很大由于与失效零件同批或同工艺生产的同样零件常在分析这个失效零件时还在服役,因此要求失效分析工作快而准。根据我们实践体会要做到这一点,分析工作要包括以下几方面。。1全面收集资料“
4、”,全面有两个含义一是按上述五个阶段把失效零件实际经历的各阶段中的各个,,:,环节(参考表l)列表或绘一流程图据此尽可能地收集有关资料如设计图纸材料的冶炼、热加工规程;交货技术条件;零件冷加工规范;表面处理规范;焊接规范,;维,:安装规程护与使用规程等以及与之相对应的各种原始记录业进行对比例如对比裹失效因素与断裂类型的经验关系全兰二二磕鑫叠巍巍{续表!.see回火脆化07酬一:.,
5、1sese75剧训刻剧川叫川月
6、
7、淬火未及时回火
8、微观组织不合(例如残余奥氏体)50289…未固溶处理278
9、冷加工(车、刨、铣、钻、磨等)不良矫直操作不当5,,4
10、490,刀划痕伤491(67)(103)114,293,387452倒角太锐4,46665,494467毛刺局部过热,磨裂70(68)2.酸洗、电镀有缺点镀前喷丸不完全115,480氢脆236309电镀时电极打弧引起硬点76493【17、85」电火花加工(EDM)不慎弓05389形成金属间化合物80液态金属脆化(锡脆等)228.、丹jǎ只é兄éǎ3标志(打印电腐刻)处于高应力区119.、4化学热处理不当(渗碳碳氮共渗等)渗层组织不正常503113力学性能不合3275.磁粉探伤时打弧118.6焊接有缺陷,73打弧【17、84〕492根部裂纹72液
11、态金属脆化3503,342显微组织不合46363焊后未消除应力或消除不够338续表1焊接深度不足3413弓636引339,八巴、OJj才已J,J17n日nC丫焊缝咬边(t:ndereut),353焊缝有缺口341344,焊缝有夹杂或疏松343焊炬预热不慎引起过热355.1对中不好390安装阶段.,2紧固件未拧紧473485ó.es.l月工了es内ō呀月J勺石人I一úōúǐ上刀叶、刁了S斗土夕éf月ntjL,八乙QJ自了月叶已斗Jé丫八OnnOfj4.,工门0-J伪内O」ùIJ,一、曰门土有闷-了1超载331只…服段役阶….,2超温4615303
12、.载荷类型变化854.保养或使用不良零件表面受腐蚀5.保养或使用不良零件发生氢脆或应532力腐蚀裂纹,,「注〕无括弧的数字为文献〔3〕中的页数()内数字表示文献仁弓]仁6]中的页数。〔〕内数字表示文献[7]中的页数、、设计的;与服役的载荷类型(静载动载或周期加载)载荷强度与应力取向对比技术条件所规定的材料冶金质量、热处理制度和力学性能与实际验收数据及操作记录,对比安装规范、试车规范、使用及维修规范与对应的实际记录。对比时记录实际情况与规定条款的偏离程度业估计可能产生的不良效果。二是收集与记录失效零件附近的一些零件的异常情况,如有碎片应收集所有碎
13、片将其编号业核对有否丢失(注意接触或移动任何、:形、、碎片前必须用文字草图或照片记录每个碎片的位置和特点如状大小表面色彩和有否附着物等)。2.初步观察
