材料及機械零部件失效分析

1、材料及機械零部件失效分析中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所分析測試中心卿工-189-3394-6343一、檢測產(chǎn)品：金屬材料及零部件失效分析（鑄鐵、鋼材、鋁材、銅材、鋅合金、鈦合金、結(jié)構(gòu)金屬材料等）檢測項目：1 斷口分析2 金相分析3 化學(xué)成分分析4 力學(xué)性能分析5 金屬材料斷裂失效分析6 磨粒磨損失效分析7 成分定量及半定量分析8 X射線衍射相結(jié)構(gòu)及表面殘余應(yīng)力分析二、檢測產(chǎn)品：高分子材料及部件檢測項目：1 拉伸試驗2 彎曲試驗3 硬度測試4 定性分析5 腐蝕試驗6 表面形貌案例一、 混凝土泵車油缸耳環(huán)斷裂分析概況：水泥泵車第一節(jié)耳環(huán)，在泵車使用約1600小時后，最后一次工作開始伸臂到第三節(jié)時，第一節(jié)

2、耳環(huán)發(fā)生斷裂，見圖1，耳環(huán)的圖紙技術(shù)要求，材料為45#，調(diào)質(zhì)處理，硬度220250HBS10/3000。通過理化綜合分析，認為耳環(huán)斷裂是由于零件熱處理工藝不當，導(dǎo)致材料的綜合性能降低，致使該零件工作時，首先在應(yīng)力集中的根部產(chǎn)生裂紋，隨后在反復(fù)加載卸載的外應(yīng)力作用下，裂紋以疲勞裂紋形式向內(nèi)擴展，當零件的有效承載截面尺寸減少到無法承載外力作用時，零件產(chǎn)生早期疲勞斷裂。案例二、自行車鏈輪曲柄斷裂分析概況：某公司生產(chǎn)的自行車經(jīng)客戶使用一年左右自行車鏈輪曲柄發(fā)生斷裂；該曲柄材料為變形鋁合金（6061），生產(chǎn)工藝為：鋁錠擠壓成型延展整形熱處理硫酸陽極氧化。通過理化綜合分析，認為：由于原材料不合理的加熱而導(dǎo)

3、致過熱，使晶界上產(chǎn)生復(fù)熔共晶球，在高變應(yīng)力作用下首先沿晶產(chǎn)生裂紋，裂紋又以疲勞方式擴展，再加上過燒降低了材料的疲勞強度，致使曲柄出現(xiàn)疲勞斷裂。措施：企業(yè)隨后對生產(chǎn)工藝進行調(diào)整并嚴格控制，工藝為：鍛造爐溫510，加工溫度460，有的經(jīng)過三次返工鍛造，均未發(fā)現(xiàn)有過熱傾向。案例三、冷凍水銅管外接直通接頭斷裂分析概況：對某大廈使用兩年之久的空調(diào)冷凍循環(huán)水銅管接頭斷裂進行理化綜合檢測分析，認為：是由安裝外力、工作環(huán)境及銅管接頭材質(zhì)等多方面綜合因素造成的應(yīng)力腐蝕斷裂。案例四、螺釘斷裂分析概況：螺釘使用于木質(zhì)材料的緊固，使用十周左右，批量發(fā)生橫向斷裂。螺釘生產(chǎn)工藝：沖頭輾牙滲碳（熱處理：淬火低溫回火）鍍鋅去

4、氫處理。技術(shù)要求：螺釘材質(zhì)為10181022（相當于國內(nèi)20#），扭矩4.5>4.31N.m，表面硬度（500600HV）,心部硬度（ 270390HV ）。通過理化綜合分析，認為：該螺釘斷裂是因為螺釘滲碳時心部碳含量增加，心部淬火后回火得到回火低碳馬氏體組織，使心部硬度偏高，脆性增大，加之螺釘表面除氫效果不好，導(dǎo)致螺釘使用時產(chǎn)生氫脆延滯斷裂。案例五、汽車機油泵漏油原因分析概況:汽車機油泵鋁合金外殼，材料為AC4A（日本牌號），相當于國內(nèi)ZAlSi8Cu1Mg，合金代號：ZL106，生產(chǎn)工藝：重力鑄造熱處理（采取兩次淬火，溫度480,恒溫3h，75水冷）回火（溫度220，恒溫3h）機加成

5、型硬度檢測（HRB4060）經(jīng)氣體密封試驗合格出廠。生產(chǎn)2041件，其中一件裝機后行駛1097公里后發(fā)現(xiàn)機油泵有漏油現(xiàn)象，漏油機油泵經(jīng)過滲透試驗，確定漏油位置，為分析機油泵漏油原因，通過對機油泵進行理化綜合分析，認為：機油泵裂紋是由于內(nèi)部存在粗大的條狀共晶硅組織，增加了鑄鋁合金的脆性，降低了材料的承載強度，在使用時過早產(chǎn)生疲勞斷裂。案例六、汽車零件斷裂原因分析概況：汽車使用的內(nèi)連接板，材料為A380鑄鋁合金，表面電泳，鋁壓鑄溫度為670左右，表面處理固化溫度為150左右，技術(shù)要求：不允許有0.75mm的氣孔、裂紋、夾渣等鑄造缺陷，該零件在試用過程中發(fā)生斷裂，通過理化綜合分析，認為：內(nèi)連接板斷裂

6、是由于內(nèi)部存在鑄造缺陷，破壞了材料的連續(xù)性，致使零件的有效承載截面尺寸減小，降低了材料的承載能力，當零件承受外力作用時，產(chǎn)生早期斷裂。案例七、彈簧斷裂分析概況：彈簧材料為SUS631J1-WPC，規(guī)格為0.70mm，裝配到馬達上使用，使用一段時間后，發(fā)生斷裂（經(jīng)了解，目前發(fā)現(xiàn)同批彈簧有兩件發(fā)生斷裂，斷裂位置均一致）。通過對斷裂和非斷裂彈簧、新彈簧進行理化綜合分析，認為彈簧在外來腐蝕介質(zhì)的作用下，過早的產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂失效。案例八、D2模具鋼產(chǎn)生裂紋原因分析概況：D2模具鋼（Cr12Mo1V1），是生產(chǎn)表殼的冷沖模具，生產(chǎn)工藝是：首先將規(guī)格為（200mm×300mm×65mm

7、）模具熱處理【（600±10）×3h預(yù)熱，（850±10）×2.5h第二次預(yù)熱，升到（1030±10）×2h,在空氣中預(yù)冷片刻后淬火，234240×3h×2次回火】，硬度在6061HRC，隨后將機加成多個一定規(guī)格的冷沖模具，在進行線切割過程中發(fā)現(xiàn)模具局部(靠近模具邊緣)出現(xiàn)裂紋；通過理化綜合分析認為：模具鋼是由于鋼中共晶碳化物較多，并且嚴重呈帶狀及網(wǎng)狀分布，促使晶界處脆性增加，導(dǎo)致模具在淬火應(yīng)力的作用下沿晶界產(chǎn)生裂紋。案例九、9 起重機軸承失效分析概況：某港口使用的起重機對稱球面滾子型推力調(diào)心滾子軸承，型號為906

8、9480，材料GCr15SiMn，生產(chǎn)工藝為：鍛造 退火 機加 淬火低溫回火 磨加工 。在安裝使用初期，發(fā)現(xiàn)軸承旋轉(zhuǎn)時發(fā)出無規(guī)則金屬摩擦聲，特別是重載時，情況更為明顯，使用45天后軸承徹底無法轉(zhuǎn)動，發(fā)生失效。通過理化綜合分析，認為：由于滾珠材質(zhì)中存在較多的網(wǎng)狀碳化物加之硬度偏低，以及軸承內(nèi)外圈硬度偏低，至使軸承發(fā)生早期斷裂。案例十、扳手連接件表面黑點原因分析概況：某公司生產(chǎn)的扳手連接件基材為鋅合金，生產(chǎn)工藝為：電鍍銅（工藝要求10µm），電鍍鎳（工藝要求15µm），電鍍鉻（工藝要求5µm）；電鍍之后進行鹽霧試驗，外觀檢查驗收合格，與鋁件組裝成型后入庫存放。當放置一個月左右出庫時發(fā)現(xiàn)有40%左右的扳手連接件表面產(chǎn)生不同程度的黑點。通過理化分析，認為連接件產(chǎn)生黑點的原因是鋅合金鍍鎳、鉻層較薄，降低了鍍層的抗腐蝕性能，導(dǎo)致連接件在潮濕的大氣中局部過早的產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，形成穿透型孔洞。案例十一、海上拖纜斷裂分析概況：某海上石油工作平臺拖纜，使用的鋼絲繩規(guī)格：為8×61FWS+IWR，表面鍍鋅處理，內(nèi)芯為鋼芯，鋼絲繩直徑為76mm。在拖航途中，新過橋纜發(fā)生（使用半年）斷裂（當時海況：風速13M/S，綜合涌浪：3.5米，過橋纜斷裂前拖纜張力：4872噸），之后馬上更換備用過橋纜（使用三年之多的