钎头套筒疲劳断裂失效分析.pdf

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1、第３９卷第８期Ｖｏｌ畅３９Ｎｏ畅８２０１４年８月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＡｕｇｕｓｔ２０１４钎头套筒疲劳断裂失效分析１１１２１徐盛，周乐育，闫永明，赵海东，刘雅政（１．北京科技大学材料科学与工程学院，北京　１０００８３；２．西宁特殊钢股份有限公司，青海西宁　８１０００５）摘要：运用金相、ＳＥＭ观察等试验手段，从断口形貌、夹杂物、显微组织和硬度方面对两个４５ＣｒＮｉＭｏＶ钢钎头套筒断裂原因进行了对比分析。结果表明，疲劳源区平整光滑，主要是拉压应力起主导作用，疲劳扩展断裂面是约呈４５°方向的斜面，剪切应力在起主导作用，最终由于材料承载面积减小，材料瞬

2、时断裂。钎头断裂源位于套筒最薄处。疲劳裂纹扩展阶段占总的疲劳寿命期的比例较小，提高疲劳裂纹扩展的门槛值，减少疲劳源的产生才能使钎头获得高疲劳寿命。关键词：４５ＣｒＮｉＭｏＶ钢；钎头套筒；疲劳断裂；疲劳裂纹萌生中图分类号：TG142．33文献标志码：A文章编号：0254-6051（2014）08-0151-06Failureanalysisoffatiguefractureofdrillsleeve１１１２１ＸｕＳｈｅｎｇ，ＺｈｏｕＬｅｙｕ，ＹａｎＹｏｎｇｍｉｎｇ，ＺｈａｏＨａｉｄｏｎｇ，ＬｉｕＹａｚｈｅｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎ

3、ｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＸｉｎｉｎｇＳｐｅｃｉａｌＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＸｉｎｉｎｇＱｉｎｈａｉ８１０００５，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｆａｉｌｕｒｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅ４５ＣｒＮｉＭｏＶｓｔｅｅｌｄｒｉｌｌｓｌｅｅｖｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅ

4、ｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｓｏｕｒｃｅｉｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔｌｙｎｏｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｅｓ，ｃａｕｓｉｎｇｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｇｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎｉｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｍａｊｏｒｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｅｓ，ｃａｕｓｉｎｇｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｎａ４５°

5、ｐｌａｎｅ．Ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｌｏａｄｅｄａｒｅａｉｓｒｅｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｄｒｉｌｌｓｌｅｅｖｅｃｒａｃｋｓｑｕｉｃｋｌｙ．Ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｓｏｕｒｃｅｉｓｉｎｉｔｉａｔｅｄａｔｔｈｅｔｈｉｎｎｅｒｓｌｅｅｖｅ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｓｔａｇｅｉｓｓｍａｌｌｅｒｉｎｔｈｅｔｏｔａｌｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ，ｔｈｕｓｈｉｇｈｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｄｒｉｌｌｓｌｅｅｖｅｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｇｒｏｗｔｈｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｎｄ

6、ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ．Keywords：４５ＣｒＮｉＭｏＶｓｔｅｅｌ；ｄｒｉｌｌｓｌｅｅｖｅ；ｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅ；ｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ失效总是从材料最薄弱的部位开始，而在失效的件最为恶劣和使用寿命最短的金属材料工具之［８-１０］部位会留存失效过程的信息，通过对失效件的分析，找一。球齿钎头主要破坏的形式为脱边齿、碎边齿，出产生失效的主要原因及防止失效的措施。材料在使钢体摘帽（球齿连同钢体一起剥落）、裂裤、断腰［１１］用寿命内产生失效的原因很多，大体上认为是由设计等。针对某厂生产的４５Ｃｒ

7、ＮｉＭｏＶ钢球齿钎头发生不合理、选材不当及材料缺陷、制造工艺不合理、使用的早期疲劳破坏，对比分析了高疲劳寿命的宝长年［１］操作和维修不当等方面引起。通过找到失效的主４５ＣｒＮｉＭｏＶ钢钎头，采用扫描电镜观察了试样断裂形［２］要原因，可以有效地预防类似故障的产生。失效分貌、夹杂物形态和类型及显微组织，并测定了硬度，分析过程是复杂的，利用许多不同的技术学科，并使用各析讨论了试样发生失效的方式和原因。种各样的观察、检查和实验室技术。在分析过程中必须收集、检查和评估所有可用的数据，以确定其合理的１　试验材料和方法［３-７］起源导致了材料的失效。试样Ａ为某厂生产的４５ＣｒＮ

8、ｉＭｏＶ钢