01-汽車零部件斷裂失效分析簡述.ppt

1、汽車零部件斷裂失效分析,201001 中國第一汽車集團(tuán)公司技術(shù)中心,1、基本概念,失效：國家標(biāo)準(zhǔn)GB3187-82中定義：“失效（故障）-產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能。對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品，通常也稱為故障?！?規(guī)定的功能：是指國家有關(guān)法規(guī)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)文件以及合同規(guī)定的對(duì)產(chǎn)品適用、安全和其它特性的要求。它既是產(chǎn)品質(zhì)量的核心，又是產(chǎn)品是否失效的判據(jù)。 失效分析：是判斷產(chǎn)品的失效模式，查找產(chǎn)品失效機(jī)理和原因，提出預(yù)防再失效對(duì)策的技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng)。因此，失效分析的主要內(nèi)容包括：明確分析對(duì)象，確定失效模式，研究失效機(jī)理，判定失效原因，提出預(yù)防措施(包括設(shè)計(jì)改進(jìn),失效模式：是指失效的外在宏觀表現(xiàn)形式和過程規(guī)律，一般可

2、理解為失效的性質(zhì)和類型。 失效原因：失效原因通常是指釀成失效甚至事故的直接關(guān)鍵性因素。 失效機(jī)理：失效機(jī)理是指失效的物理、化學(xué)變化本質(zhì)和微觀過程，可以追溯到原子、分子尺度和結(jié)構(gòu)的變化，但與此相對(duì)的是它遲早也要表現(xiàn)出一系列宏觀（外在的）的性能、性質(zhì)變化和聯(lián)系。失效機(jī)理是對(duì)失效的內(nèi)在本質(zhì)、必然性和規(guī)律性的研究，它是人們對(duì)失效內(nèi)在本質(zhì)認(rèn)識(shí)的理論提高和升華,失效分析在工程中的地位和作用,失效分析是可靠性工程的技術(shù)基礎(chǔ)之一，可靠性是產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)，可靠性技術(shù)是質(zhì)量保證技術(shù)的核心。可靠性技術(shù)從宏觀統(tǒng)計(jì)入手，可以得到產(chǎn)品可靠性的各種特征參數(shù)和宏觀規(guī)律，但不能回答產(chǎn)品怎樣失效或?yàn)槭裁词А?失效分析是安全

3、工程的重要技術(shù)保證之一,安全工程以事故為研究對(duì)象，很多事故是由產(chǎn)品失效所致。失效分析可以找出薄弱環(huán)節(jié)，查明不安全因素，發(fā)現(xiàn)事故隱患，預(yù)測由失效引起的危險(xiǎn)，提出優(yōu)化的安全措施。是安全工程強(qiáng)有力的技術(shù)保證,關(guān)于灰色系統(tǒng),從人類實(shí)踐的絕對(duì)性來看，人類可以窮盡對(duì)機(jī)電失效規(guī)律及其預(yù)防的認(rèn)識(shí)，但從對(duì)失效分析的個(gè)別實(shí)踐和認(rèn)識(shí)來看，又總是在有限的空間內(nèi)進(jìn)行的。因此，對(duì)失效特點(diǎn)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)又往往是有限的和相對(duì)的，這就決定了失效分析的研究和發(fā)展總是處于一個(gè)灰色系統(tǒng)內(nèi)。 包含著失效分析的持續(xù)性、階段性、可認(rèn)知性和無止境性等含義,2、 汽車零部件及斷裂失效特性,總成發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、傳動(dòng)系統(tǒng)、前橋、驅(qū)動(dòng)橋、前后

4、懸架系統(tǒng)、車身車架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、壓力及容器系統(tǒng)等，又可以分為若干子系統(tǒng)和零部件,2.1 總成、零件、結(jié)構(gòu)、載荷,零件齒輪類、軸桿類、彈簧類、軸承類、殼體類、支架類、緊固件類、油氣管路、墊片類、輪帶類、其它等； 結(jié)構(gòu)彎曲梁（懸臂、簡支梁）、扭轉(zhuǎn)桿、拉壓桿、組合狀態(tài)等； 配合間隙或過盈配合、鎖緊及摩擦配合、定位性配合、嚙合性配合、支撐和約束等； 結(jié)構(gòu)特性剛性件、彈性件、柔性件、吸能件、平衡性件等； 載荷特性脈動(dòng)載荷、沖擊或多沖載荷、振動(dòng)、約束、動(dòng)平衡載荷、熱應(yīng)力件、耐腐蝕件等,2.2 汽車零部件失效特性,失效的批量性 與汽車的大規(guī)模生產(chǎn)方式有關(guān)，也與材料工藝的不穩(wěn)定和異常的使用工況有關(guān)； 失效形式的

5、多樣性 汽車是一個(gè)結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)復(fù)雜的行走機(jī)械，零件零部件的結(jié)構(gòu)和工藝種類繁多、工況和載荷形式不盡相同，帶來的多樣性； 失效的階段性 這與設(shè)計(jì)、材料、工藝制造 水平等因素有關(guān),2.3 失效分析技術(shù)要點(diǎn),鑒于“灰色系統(tǒng)”的原理，對(duì)于各種失效和問題的認(rèn)知是一個(gè)持續(xù)、不斷變換和深入的過程。對(duì)于實(shí)際的問題認(rèn)知具有階段性。是一個(gè)不斷地積累、歸納和理性認(rèn)識(shí)地過程。 掌握理論，尊重實(shí)際，符合邏輯，失效是一個(gè)實(shí)踐和思維過程。要能夠自我否定，不盲目追求 “結(jié)果”，承認(rèn)總會(huì)有一些說不清的問題。 認(rèn)識(shí)需要實(shí)踐驗(yàn)證，宗旨在于解決問題。要熟知和掌握標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件及其意圖，熟悉零部件功能和工作條件，同時(shí)關(guān)注各種技術(shù)條件與

6、具體失效形式的關(guān)系,2.3 汽車零部件的失效類型,QC/T34-92汽車的故障模式及分類中將常見故障分為6類： (a)損壞型故障模式。如：斷裂、碎裂、開裂、點(diǎn)蝕、燒蝕、擊穿、變形、拉傷、龜裂、壓痕等。 (b)退化型故障模式。如：老化、變質(zhì)、剝落、異常磨損等。 (c)松脫型故障模式。如：松動(dòng)、脫落等。 (d)失調(diào)型故障模式。如：壓力過高或過低、形成十條、間隙過大或過小、干涉。 (e)堵塞與滲漏型故障模式。如：堵塞、氣阻、漏油、漏水、漏氣、滲油等。 (f)性能衰退或功能失效型故障模式。如：功能失效、性能衰退、異響、過熱等。 注：有些為失效形式，有些為失效的影響因素，有些為失效的結(jié)果,汽車零部件的失

7、效類型,失效類型：斷裂、磨損、變形、腐蝕等； 常見類型：各種斷裂和摩擦磨損失效； 斷 裂：疲勞斷裂（7080%）、延遲開裂（較多見）、脆斷、韌斷等； 磨 損：磨粒磨損、粘著磨損、解除疲勞、拉傷、微動(dòng)磨損等。 注：失效模式的分析、確認(rèn)是整個(gè)分析工作的第一步,3 斷裂失效分析,3.1 斷裂失效分類 按斷裂變形程度分類：韌性斷裂、脆性斷裂； 按應(yīng)力類型分類：正斷、切斷； 按裂紋擴(kuò)展途徑分類：沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂； 按載荷性質(zhì)分類：疲勞斷裂、延遲斷裂、沖擊(過載)斷裂； 按微觀斷裂機(jī)制分類：解理斷裂、韌窩斷裂、疲勞斷裂、蠕變斷裂等,3.2斷裂失效形式,應(yīng)力開裂的形式,不同類型負(fù)荷下斷裂形式,拉

8、 伸,3.3 應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型,可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原理； 模型的狹義概念：應(yīng)力-安全系數(shù)-強(qiáng)度之間的關(guān)系； 模型的廣義概念：設(shè)計(jì)-制造-使用失效之間的關(guān)系； 可靠性：性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、使用工況； 是各種失效模式、影響因素及評(píng)價(jià)的基本思路,應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型原理,可靠性設(shè)計(jì)； 諸因素的為服從一定分布規(guī)律的隨機(jī)變量； (設(shè)計(jì)應(yīng)力和設(shè)計(jì)的強(qiáng)度; 使用的應(yīng)力和相應(yīng)部位的強(qiáng)度,應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型原理,參數(shù)分布的離散程度，中值的偏移； 干涉的部分表示失效概率或不可靠度,應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型應(yīng)用,3.4 斷裂分析要素的評(píng)價(jià),應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型”的應(yīng)力和強(qiáng)度是斷裂分析的兩大要素，其中哪個(gè)要素貢獻(xiàn)較大？最

9、為活躍？如何地感知和評(píng)價(jià)是斷裂分析中的一個(gè)焦點(diǎn)； “力學(xué)要素”是斷裂失效分析的第一要素。因?yàn)榱W(xué)因素的變換、波動(dòng)、屬性遠(yuǎn)比強(qiáng)度屬性要活躍得多，復(fù)雜得多。例如占開裂問題絕大部分的疲勞斷裂（含脆性斷裂）基本上是一個(gè)力學(xué)屬性的表征； “力學(xué)分析的范疇”包括：結(jié)構(gòu)和配合的特性、載荷的性質(zhì)和幅值、大多的內(nèi)在質(zhì)量缺陷、工作和運(yùn)行的狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)等等。他們不僅決定了是否開裂，還總體上決定了以什么形式或在什么部位開裂。 “材料的強(qiáng)度要素” 是在技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上和對(duì)壽命影響的能力的角度上評(píng)價(jià)，其與延遲開裂和形變開裂等關(guān)系更密切,疲勞斷裂的強(qiáng)度、應(yīng)力、壽命要素分析,疲勞壽命是有限的，但零部件早期的疲勞斷裂的

10、實(shí)際壽命一般表現(xiàn)為成倍或是數(shù)量級(jí)的變化和降低，這是通?？紤]疲勞斷裂分析的一個(gè)基點(diǎn)； 對(duì)于疲勞強(qiáng)度和疲勞應(yīng)力均可以產(chǎn)生不同原因和幅度上的波動(dòng)；兩者相交時(shí)產(chǎn)生疲勞斷裂，各自的貢獻(xiàn)度如何及如何評(píng)價(jià)是我們斷裂分析的關(guān)注點(diǎn)； 目前的斷裂失效分析主要還是處在定性的分析階段，要關(guān)注那些首要的因素或是主要矛盾； 這些看法具有階段性，適應(yīng)于目前機(jī)械工業(yè)的國情，包括設(shè)計(jì)、制造和使用等各方面的狀態(tài),汽車零件類型、強(qiáng)度的基本狀況及波動(dòng)幅度,汽車零件強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度（0.5）的實(shí)際波動(dòng)狀況（經(jīng)驗(yàn)）是：跨過一個(gè)強(qiáng)度級(jí)別，強(qiáng)度的波動(dòng)應(yīng)該10%左右,某滲碳鋼多階疲勞強(qiáng)度比值,某滲碳鋼多階疲勞強(qiáng)度比值,疲勞壽命的應(yīng)力“階比”系數(shù)

11、為：3040% 零部件的強(qiáng)度“級(jí)比”系數(shù)： 10% 材料或零部件疲勞壽命每降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，需要工作應(yīng)力提高1.36 倍，或者材料強(qiáng)度降低25%倍。 以降低一個(gè)疲勞壽命“階”為條件，材料強(qiáng)度降低25%，零部件的疲勞強(qiáng)度可能需要降低23個(gè)強(qiáng)度級(jí)別這在實(shí)際上是很少見到的，但應(yīng)力的成倍提高是很容易達(dá)到的。注：本數(shù)據(jù)僅是應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型理論下，對(duì)于結(jié)構(gòu)件疲勞斷裂分析中那些致裂因素的活躍性的定性的評(píng)價(jià)，即指應(yīng)力的因素更為活躍。也是考慮問題的一種思路或是基點(diǎn)，并不排除強(qiáng)度因素,4.1疲勞斷裂形式,斷口分析是疲勞分析的重要環(huán)節(jié)，包括結(jié)構(gòu)、應(yīng)力分布場、載荷形式、異常工況、應(yīng)力的大小等因素特征都會(huì)有所體現(xiàn)； 也

12、要關(guān)注斷口或失效性質(zhì)的轉(zhuǎn)化及相關(guān)的條件,4 汽車零部件疲勞斷裂分析,疲勞斷口形態(tài),疲勞斷口形態(tài),貝殼紋形成機(jī)理,關(guān)注那些隨機(jī)性沖擊載荷、臺(tái)架試驗(yàn)的連續(xù)不變的載荷和鑄鐵的疲勞斷口，有時(shí)并不十分典型,4.2 汽車零部件疲勞斷裂分析案例,案例1、車輪的腐蝕疲勞開裂,過程：充氣凝結(jié)水、腐蝕坑、應(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)變形、疲勞開裂； 結(jié)構(gòu)1：工作中輪輞失圓，槽型結(jié)構(gòu)在橢圓的短軸方向收口，長軸開口；包括輪胎的外張力。 結(jié)構(gòu)2：在槽根部彎曲結(jié)構(gòu)處有附加彎矩、應(yīng)變集中，疲勞開裂。 結(jié)構(gòu)3：腐蝕坑的應(yīng)力集中。 關(guān)注防腐的工藝質(zhì)量，這是原因,案例2、變速器輸入軸套管旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷裂,軸管旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞開裂，失圓開裂； 離合

13、器分離軸承與輸入軸套管的同心定位有問題，使其承受了旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力，也稱作附加彎矩； 軸靜止，彎曲應(yīng)力旋轉(zhuǎn)，軸承軸心在旋轉(zhuǎn)； 要重點(diǎn)觀察分析套管表面的接觸、摩擦痕跡； 同時(shí)產(chǎn)生的失圓現(xiàn)象還引發(fā)了管口的失圓疲勞裂紋,案例3、半軸圓角旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞開裂,法蘭盤承受的旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力應(yīng)該與輪轂軸承間隙過大有關(guān)，也有考慮變形等因素影響了橋殼和輪轂的垂直度的； 關(guān)注約束的喪失對(duì)相關(guān)件的受力形式的影響,有數(shù)據(jù)表明半軸疲勞試驗(yàn)中有三條疲勞曲線并存，其中：A曲線：低應(yīng)力高壽命階段為花鍵正應(yīng)力疲勞開裂，表現(xiàn)出了對(duì)花鍵部位某種應(yīng)力集中的敏感性；（花鍵彎曲正應(yīng)力）C曲線：中應(yīng)力中壽命階段，為法蘭圓角部位的正應(yīng)力疲勞斷裂，表現(xiàn)

14、出了對(duì)圓角處應(yīng)力集中的敏感性； （扭曲正應(yīng)力） B曲線：高應(yīng)力低壽命階段為縱向剪切疲勞開裂，表現(xiàn)出對(duì)高應(yīng)變性質(zhì)的敏感性，而對(duì)應(yīng)力集中條件不敏感,半軸的結(jié)構(gòu)特性,案例4、后橋殼彎曲疲勞開裂,局部焊接支架墊塊，堆焊過于靠近底平面而引起應(yīng)力集中，引發(fā)疲勞裂紋。 危險(xiǎn)的部位的焊接要謹(jǐn)慎，考慮離開危險(xiǎn)截面，減小應(yīng)力集中因素,案例5、后橋殼疲勞開裂,焊接橋殼的三角區(qū)拉應(yīng)力疲勞開裂； 原因是內(nèi)部焊接未焊透，強(qiáng)度不足和應(yīng)力集中引起該部位疲勞開裂； 關(guān)注減殼口處的彈性變形和三角區(qū)的變形及應(yīng)力場；過渡圓R處承受著彎曲和拉直的兩種載荷的正應(yīng)力，拉直應(yīng)力受到了三角板的約束； 關(guān)注疲勞開裂部位和形式以及開裂性質(zhì)的轉(zhuǎn)化，

15、由局部的拉應(yīng)力開裂轉(zhuǎn)變?yōu)楹筝S的彎曲疲勞開裂,案例6、后橋殼后蓋疲勞開裂,橋殼后蓋疲勞開裂，后轉(zhuǎn)為橋殼彎曲疲勞開裂； 橋殼的后蓋有三種，螺栓連接的、焊接的和鑄造一體的，具有一定的剛性，均需要有效連接，以支撐和協(xié)調(diào)橋殼的剛性。均可以在連接部位發(fā)生各種開裂問題； 本案是該部位較為薄弱，加上后蓋的彎曲結(jié)構(gòu)而局部彎曲疲勞開裂，裂紋擴(kuò)展后轉(zhuǎn)為橋殼的彎曲疲勞,案例7、前軸疲勞開裂,裂紋產(chǎn)生與打磨痕跡產(chǎn)生的應(yīng)力集中有關(guān)； 一是關(guān)注打磨的方向，再有是打磨面的處理； 拋磨后會(huì)提高壽命一倍以上。 另外關(guān)注貝紋線的產(chǎn)生條件,案例8、前軸主銷孔疲勞開裂,主銷孔嚴(yán)重偏置，單側(cè)的壁厚過薄； 主銷孔可以承受主銷向外的側(cè)向推力

16、，端面處的邊緣實(shí)際上有一定的失圓變形； 開裂部位的失圓變形為彎曲應(yīng)力，對(duì)壁厚的結(jié)構(gòu)尺寸敏感性很大,案例9、前軸平銷孔處疲勞開裂,平銷孔處邊緣過尖，有效承載區(qū)域過小引發(fā)疲勞開裂。 關(guān)于尖角引發(fā)裂紋的機(jī)理有待進(jìn)一步討論。如局部的剛性不足，應(yīng)變和應(yīng)力過大等,案例10、鋼板彈簧中心孔疲勞開裂,關(guān)注約束的有效性； 斷裂力學(xué)要素：簡支梁彎矩最大部位、應(yīng)力集中、應(yīng)變集中。 同時(shí)也應(yīng)考慮少片簧平直段的自身剛性和約束結(jié)構(gòu)剛性,案例11、鋼板彈簧壓板邊緣處疲勞斷裂,關(guān)注局部異常的表面異常硬化會(huì)增加疲勞裂紋萌生的敏感性。 考慮異常的擦傷、表面擠壓磕碰傷與表面強(qiáng)力噴丸有什么差別或作用,鋼板彈簧疲勞斷裂與磕碰傷,軋制過

17、程中磕碰傷引起疲勞斷裂,案例12、板簧前卷耳疲勞開裂,關(guān)注沖擊載荷的作用，關(guān)注車輛的動(dòng)力和制動(dòng)性能，道路情況，關(guān)注斷裂的部位和結(jié)構(gòu)特性； 關(guān)注對(duì)失效認(rèn)識(shí)的不斷深化和階段性,案例13、鋼板彈簧蓋板疲勞開裂,少片簧的中間段剛性不足，如果與板簧中心孔斷裂有關(guān)則應(yīng)該有異常接觸印記； 壓板的彎曲在先，實(shí)際的失效形式應(yīng)該是彎曲，要點(diǎn)是彎曲的連續(xù)性，交通肇事的彎曲脆斷中會(huì)有斷裂件彎曲的一類問題,案例14、減震器支架疲勞斷裂,關(guān)注疲勞源的位置、減震器的作用和沖擊載荷性質(zhì)； 鑄鐵支架作為一個(gè)類型，大多承受沖擊載荷的作用； 鑄鐵件的疲勞斷口比較難觀察,案例15、傳動(dòng)軸支架疲勞斷裂,關(guān)注傳動(dòng)軸不平衡造成的振動(dòng)應(yīng)力,

18、案例16、斜齒輪輪齒彎曲疲勞,關(guān)注接觸區(qū)的偏移，齒向問題，會(huì)使得局部工作應(yīng)力大幅度提高； 影響因素包括熱處理變形、軸的剛度和變形、軸承間隙的調(diào)整等,案例17、中間軸齒輪疲勞開裂,變速箱缺油或同步器燒蝕，引起齒輪灼燒并疲勞打齒； 關(guān)注短懸臂梁的裂紋擴(kuò)展方向問題,案例18、制動(dòng)盤、制動(dòng)鼓熱疲勞開裂,關(guān)注熱應(yīng)力的產(chǎn)生條件、大小。全約束條件下加熱到500時(shí)熱膨脹壓應(yīng)力可以達(dá)到700兆帕以上。 關(guān)注結(jié)構(gòu)的約束，關(guān)注材料的性質(zhì)（灰鐵、球鐵、蠕鐵、合金鑄鐵）。 熱疲勞的典型零件還有離合器壓盤、汽缸蓋和排氣歧管、渦輪增壓器殼等,案例19、微動(dòng)磨損引起的疲勞開裂,由于載荷過大、剛性不足、裝卡方式等原因引發(fā)局部產(chǎn)

19、生微動(dòng)磨損現(xiàn)象，導(dǎo)致疲勞開裂。這類問題在軸孔配合結(jié)構(gòu)中最多體現(xiàn),案例20、連桿油孔疲勞開裂,在拉、壓載荷作用下的疲勞開裂； 表現(xiàn)出了對(duì)油孔邊緣處應(yīng)力集中的敏感性,案例21、轉(zhuǎn)向臂雙向彎曲疲勞開裂,轉(zhuǎn)向臂和轉(zhuǎn)向上臂雙向彎曲疲勞斷裂； 分別表現(xiàn)出對(duì)來自地面的載荷或動(dòng)力轉(zhuǎn)向的不同載荷下的敏感性； 這是一種不規(guī)則的脈動(dòng)載荷，可通過不同尺寸的終斷區(qū)來感受不同的工況和載荷的大小,案例22、剪切應(yīng)力疲勞開裂,半軸、鋼板彈簧等零件，產(chǎn)生在高強(qiáng)韌性的零件中； 屬于應(yīng)變疲勞的性質(zhì)，也稱為高應(yīng)力低周疲勞； 扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力狀態(tài)更有利于這種失效形式的產(chǎn)生,案例22、鋼板彈簧疲勞開裂,鋼板彈簧早期高應(yīng)力低周疲勞斷裂； 裂紋源

20、起源于材料內(nèi)部的大塊夾雜處，夾雜的主要成分是Al、Mg、Ca、O等元素,案例22 主動(dòng)錐齒輪的輪齒“彎曲疲勞,輪齒正常的彎曲疲勞斷裂特征是：裂紋起源于并（近于）橫貫齒根、且向縱深擴(kuò)展的疲勞開裂。 這種疲勞裂紋向縱深擴(kuò)展的形態(tài)與螺旋錐齒輪的輪齒結(jié)構(gòu)有關(guān)，即與其短、厚懸臂梁結(jié)構(gòu)特征相關(guān)。 關(guān)注失效形式的預(yù)期,輪齒齒頂打齒（失效形式異常,齒頂裂紋在側(cè)向擠壓力的作用下，局部成片狀或塊狀的“碎裂”型疲勞開裂，或稱“掰裂” 。 斷口上可以有明顯疲勞貝紋，斷口成尖形狀態(tài)。既可以表現(xiàn)出單向的或雙向的片狀疲勞開裂,4.3 汽車零部件的延遲開裂,4.3.1 延遲開裂也稱靜疲勞（第二類氫脆）。 三大因素：氫、組織（

21、硬度）、應(yīng)力。 4.3.2 氫制開裂是成型的機(jī)理，有廣泛和成功的應(yīng)用。 4.3.3 組織的敏感性問題應(yīng)引起高度的重視。 首先是GBT3098.1標(biāo)準(zhǔn)的理解問題， 關(guān)注的要素：最低回火溫度； 最低含碳量； 最低合金量； 淬火馬氏體的含量； 再回火試驗(yàn)。 核心問題：充分回火的問題，組織敏感性的問題，第一要素,4.3.4 關(guān)于低溫蠕變機(jī)理，關(guān)于氫的因素。 4.3.5 關(guān)于結(jié)構(gòu)件的的延遲開裂的范疇： 高強(qiáng)度螺栓、彈簧及彈性件、齒輪及感應(yīng)淬火件、淬火裂紋、 磨削裂紋等。 4.3.5 確認(rèn)的方法：正應(yīng)力的存在、延遲性的表現(xiàn)、沿晶或沿晶傾向的微觀斷口、硬度和金相檢驗(yàn)、再回火試驗(yàn)。 4.3.6 關(guān)于應(yīng)力問題：

22、 恒定（持續(xù)）性正應(yīng)力的存在，包括內(nèi)在和外在的兩種。 應(yīng)力場的屬性分析，包括來源和分布。 4.3.7 問題的解決方案 充分淬火和回火方案、技術(shù)條件的合理化； 降低和改變應(yīng)力分布和幅度方案； 控“氫”方案。 4.3.8 以380400再回火溫度的充分回火狀態(tài)，作為劃定回火馬氏體和回火屈氏體的界限，回火屈氏體原則上沒有延遲開裂的組織敏感性,4.4 汽車零部件脆性斷裂,零件的脆性斷裂也較為常見，材料的性質(zhì)是重要的條件之一，但實(shí)際情況中硬性應(yīng)力狀態(tài)更重要，即指雙向拉應(yīng)力狀態(tài)。該應(yīng)力狀態(tài)限制了材料的塑性變形條件而產(chǎn)生脆性斷裂。 脆性斷裂不等于材料脆性，應(yīng)力狀態(tài)（平面應(yīng)變）的影響更大,脆性斷裂斷口,案例1

23、、差速器十字軸和齒輪脆性斷裂,與巨大的沖擊作用有關(guān)，多傾向于產(chǎn)生在重載倒車的過程中。 關(guān)注脆斷斷口終斷區(qū)的轉(zhuǎn)彎形態(tài)，關(guān)注動(dòng)態(tài)應(yīng)力場的變化。 關(guān)注結(jié)構(gòu)尺寸和抗沖擊性能的能力,案例2、半軸脆性開裂,在靜扭和疲勞斷裂中均有發(fā)生，表現(xiàn)出各種形態(tài)的斷口。是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)能量蓄積、轉(zhuǎn)換和釋放的過程； 脆性斷口（碎裂）可以理解裂紋擴(kuò)展速度，與彈性變形的速度相當(dāng),案例3、橫拉桿接頭彎曲脆性斷裂,密封失效導(dǎo)致潤滑失效，工作中回轉(zhuǎn)阻力過大，引起彎曲并脆性斷裂,案例4、軸承蓋板裝配開裂,結(jié)構(gòu)問題，螺栓孔長而??； 裝配問題，注意裝配順序； 密封墊的的問題，剛性小,案例5 剪切下料中的彎曲脆斷,下料模具間隙調(diào)整的不合理，壓

24、料不穩(wěn)定，局部承受了過大的彎矩，首先產(chǎn)生彎曲變形（含端頭失圓的變形），然后是開裂。 開裂紋方向的應(yīng)力場分析，彎矩和剪矩的正應(yīng)力矢量疊加,斷口與應(yīng)力場,拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切是結(jié)構(gòu)的幾種基本力學(xué)狀態(tài)； 彎矩、扭矩、剪矩是材料力學(xué)中的三個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布基本模型； 、是兩種基本應(yīng)力，三個(gè)應(yīng)力分布的應(yīng)力矢量疊加決定了主應(yīng)力的分布情況； 疊加后應(yīng)力矢量和裂紋擴(kuò)展過程中應(yīng)力場的動(dòng)態(tài)變化影響著裂紋的走向,案例6、轉(zhuǎn)向螺桿和主銷脆性斷裂,車輛及相關(guān)的部位受到了嚴(yán)重的沖擊，通過機(jī)械動(dòng)作傳遞載荷，在適當(dāng)?shù)臈l件下和部位產(chǎn)生斷裂； 是一個(gè)能量釋放和轉(zhuǎn)換過程，不同的機(jī)械狀態(tài)，開裂的零件和部位不一樣。要求我們系統(tǒng)地考慮問題

25、,扭矩為主,彎、剪結(jié)合,彎矩為主,案例7、軸桿類零件矯直斷裂,關(guān)注矯直工藝過程，矯直形變過大； 關(guān)注金屬材料彈性變形的速度； 關(guān)注結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化對(duì)斷口擴(kuò)展方向的影響，作為脆性斷裂斷口的判定依據(jù)之一,案例8、飛輪齒圈脆性斷裂,起車試驗(yàn)5、6個(gè)循環(huán)發(fā)生脆斷，發(fā)生在在焊口處； 裂紋源在心部，菊花狀斷口，表達(dá)對(duì)焊接變形組織和焊接質(zhì)量的敏感性； 裝配張應(yīng)力、工作沖擊載荷； 淬火層過深的問題，焊接后回火的問題； 延遲開裂的可能性，沖擊載荷的作用,案例9、半軸桿部螺旋裂紋,從斷裂韌性的理論解釋，圖中給出了40CrNiMo鋼的斷裂韌性（K1c）和經(jīng)淬火、回火熱處理成不同屈服強(qiáng)度后的相互關(guān)系。 從圖得知隨硬度的

26、升高，材料的斷裂韌性大幅度下降，即硬化層內(nèi)的組織斷裂韌性極低，裂紋會(huì)優(yōu)先擴(kuò)展。 實(shí)際上可以理解為裂紋擴(kuò)展所需要的能量的差異問題和彈性變性能的多少，能量的分布，裂紋擴(kuò)展速率等 問題。 均發(fā)生在層深較大的半軸上,案例10 弧形剪切開裂,發(fā)生在高能量沖擊的情況下，結(jié)構(gòu)是短懸臂梁，韌性良好的基體組織。 彎矩和剪矩兩個(gè)剪應(yīng)力矢量和構(gòu)成的弧形最大剪應(yīng)力場，產(chǎn)生弧形韌性剪切開裂,y,案例11 轉(zhuǎn)向節(jié)脆性斷裂,該件有鍛造裂紋，有氧化脫攤現(xiàn)象，但不能明確是過燒裂紋。 嚴(yán)重的調(diào)質(zhì)組織過熱，機(jī)械性能中塑性指標(biāo)嚴(yán)重不合格。 鍛造和調(diào)質(zhì)熱處理兩項(xiàng)嚴(yán)重的工藝缺陷導(dǎo)致使用中早期脆斷,案例12 鋼板彈簧脆性斷裂,鋼板彈簧脆性彎曲斷裂，裂紋源區(qū)為萘狀斷口； 近表面處局部沿晶、粗大的微裂紋，并伴隨有氧化脫碳現(xiàn)象； 為熱處理過燒所致,4、小結(jié)（幾個(gè)考慮問題的基點(diǎn),汽車失效技術(shù)的基本技術(shù)狀況 汽車是數(shù)量最大的行走機(jī)械，涉及的面最廣，具有社會(huì)性，汽車零部件的失效分析技術(shù)也是失效行業(yè)中最具有社會(huì)化的技術(shù)之一。 國內(nèi)汽車制造產(chǎn)的技術(shù)水平，包括產(chǎn)品開發(fā)、工藝技術(shù)、管理、供應(yīng)商等，在過去20年