【求助：泵轴断裂问题】

ccfx99

断口为高应力集中疲劳断口，断口周圈都是裂纹源，楼主指的瞬断区也是裂纹源。

楼主没有说明组织是基体组织还是表面组织。应将内部还表面都拍下来。
断轴表面硬度约24~28HRC；从心部到距表面10mm的区域内基本均在37~38HR，猜测是不是应为硬度高，又进行表面回火了，热处理是自己做的吗？有没有可能不说实话？

Genius

ccfx99 发表于 2015-12-13 15:09
断口为高应力集中疲劳断口，断口周圈都是裂纹源，楼主指的瞬断区也是裂纹源。

楼主没有说明组织是基体组 ...

组织是内部的。表面金相未做，后面坐了再传。另外，"表面回火"印象中为未听说过，能否请教下，同时可否列举两个例子

Genius

yanglianjin123 发表于 2015-12-12 14:25
圆棒从心部至表面材料硬度逐渐减小37-28HRC，而表面硬度并没有有多大的改变，材料的强度增加但延伸和面缩降 ...

赞一个！的确晶粒内部有明显的位向关系。工艺上的淬火温度偏高。请教yang工，您们的调质工艺是怎样的，交流一下？

cnszgong

Genius 发表于 2015-12-13 10:17
这个面积很小，会不会是由于名义应力较小，就会出现这种情况？另外，前辈您的看法如何，还请不吝赐教。

轴在正常的运行过程中，主要承受一个扭转力，在轴的外表面剪切应力是最大的。且圆周面各部位承受的力是相等的。因此，但轴过载断裂时，最后瞬时断裂区应在中心。

Genius

cnszgong 发表于 2015-12-13 20:11
轴在正常的运行过程中，主要承受一个扭转力，在轴的外表面剪切应力是最大的。且圆周面各部位承受的力是相 ...

最后瞬断区在中间的情况的确存在，并且往往是在出现多源疲劳等的情况下，会出现您说的现象。这里由于扭矩不是主要因素…………。但是您说的，是有道理的！赞一个！！！O(∩_∩)O谢谢前辈

cnszgong

Genius 发表于 2015-12-13 20:55
最后瞬断区在中间的情况的确存在，并且往往是在出现多源疲劳等的情况下，会出现您说的现象。这里由于扭 ...

有一种轴的瞬断区会出现在轴的外圆周面上，那种轴往往是不同心造成的，也就是说瞬断部位是轴运转时的中心（受力最小）。

fengyonghe

我希望大家发言一定把那么多白色斑点解释清楚，若是污染造成的可以清洗，否则，这个故障就是延迟氢脆。整个断面那么平坦，哪里有疲劳的痕迹？

你可以另打一个断口看看有没有白点！

Genius

做了拉伸和冲击试验，（断口）要是真有白点，问题就没这么复杂了！拉伸和冲击断口为脆性解理断裂！关于大家所谓的“白点”，这里主要是手机照相角度造成的。断口断裂后，仍然是在含各种介质的水溶液中泡着的，所以断口锈蚀很严重！观察、分析也就困难了。

agen1986

晶粒大了，回火时间貌似短了。晶介析出物比较奇怪，可能对晶介有弱化作用。

183222009

个人觉得这个回火时间过短，还有要搞清楚金相中的深色组织为何物，网状的深色组织可能是导致断裂的主要原因。但这个要从淬火前的材料和淬火后回火前来分析。网状组织出自何处。

西渡高速钢

多时不到论坛来逛了，发现你这个帖子，觉得有必要表达一下：

1、本案断轴正如论坛内少量专家所言，裂源在断口的边缘，为多源萌生性疲劳断口，楼主用箭头所指的区域恰恰不是是终断区，而裂源主要萌生区域在其对面的边缘部分。

2、本案材料大家都知道是马氏体不锈钢，其最终热处理为淬火+回火，最终获得的理想组织应该是均匀的回火索氏体组织（金相侵蚀剂正如楼主所用的），而非目前应该看到的奥氏体晶粒度状态（实际应该是未回火充分的淬火马氏体组织），如此，属于热处理工作未做到位，未充分回火使硬度降低到HRC24-28的要求上来。其结果是导致材料在装配应力、轴自身沟槽形状所致的应力以及工作过程表层传递的扭矩负荷所致的应力等等的应力之和，更促进应力集中敏感性增加，和在较高应力状态易促进应力腐蚀等现象，综合作用容易导致轴边缘萌生裂纹而疲劳断裂。

3、至于表层硬度降低。论坛里有朋友提及可能热处理后硬度值过高是否采用感应加热法对表层回火，这是可能性之一；可能性还有，那就是，是否在该轴开裂而未彻底断裂前的工作过程，由于发生剧烈摩擦产生较高温度，变相使表层材料的硬度得到回火，这需要再金相和硬度检测进一步分析。而感应加热回火与摩擦生热回火，二者导致的结果是存在差别的，那就是前者规律性高于后者。

愿上述三点粗陋之见，对楼主的失效分析有帮助。

oliver

感觉你这个组织象过热组织。

Cr13型马氏体不锈钢在高温加热时会析出δ-铁素体（比如1Cr13型超过1050°C）。冷却时这个δ-铁素体转变为碳化物和奥氏体的共析体，称δ-共析体（氯化高铁盐酸水溶液腐蚀后呈黑色）。出现δ-共析体及晶粒粗大，表示有过热，容易开裂。
你也提到，感觉晶粒粗大。建议加热温度降50°C试试看。
以下图片是Cr13型不锈钢过热组织（网状δ共析体）：

风来疏竹

从组织看，晶粒粗大，晶间有析出。卡环处应力集中是造成断裂的诱因之一。关键还是工艺是否合理。个人认为：850℃预热温度偏高，可取800℃。对于含镍高的Cr13型不锈钢，淬火温度偏高，淬火后残奥增多，回火后有新的马氏体生成，致使强度硬度增高，韧性下降。其次，回火不足。可以采用下列办法进行试验：1）800预热，1020淬火，680回火，回火时间要足够。2）原来基础上进行二次回火。回火温度略低于第一次，或与第一次相同。

Genius

西渡高速钢 发表于 2015-12-15 23:52
多时不到论坛来逛了，发现你这个帖子，觉得有必要表达一下：

1、本案断轴正如论坛内少量专家所言，裂源 ...

分析很到位，赞一个！关于断裂形式，这里我想说一下。断裂可以判定，确为疲劳断裂。正如论坛中有同行所说，是多源开裂（箭头所指只是其中的一处）。这点可以从断裂的多处撕裂棱槽可以判定。另外，最后断裂区确实在多源开裂的对面（并不在心部），就是图中箭头所指一侧（并非一块，而是较大的一个范围），而且有明显的与轴线成45°角的“飞皮”。目前困扰我的是，表面软心部硬的问题。这里您和另外一位同行的思路，值得我在以后的工作中去思考和注意，很受益。在此向您，也向大家，表示感谢。

Genius

oliver 发表于 2015-12-16 00:45
感觉你这个组织象过热组织。

Cr13型马氏体不锈钢在高温加热时会析出δ-铁素体（比如1Cr13型超过1050°C ...

感谢前辈，分析有深度，非泛泛而谈，具有眼前一亮的感觉。赞一个！非常受益！！！

Genius

fengyonghe 发表于 2015-12-13 22:24
我希望大家发言一定把那么多白色斑点解释清楚，若是污染造成的可以清洗，否则，这个故障就是延迟氢脆。整个 ...

这里要声明，并非所有疲劳断裂都有宏观疲劳痕迹的，一是马氏体等组织不易形成；二来由于环境、温度等原因，也会是疲劳痕迹容易破坏或很难观察。

Genius

风来疏竹 发表于 2015-12-16 09:02
从组织看，晶粒粗大，晶间有析出。卡环处应力集中是造成断裂的诱因之一。关键还是工艺是否合理。个人认为： ...

分析很到位，非常受益。O(∩_∩)O谢谢，赞一个

Genius

失效分析报告已于昨天上交。根据本人的试验、分析，并结合大家的看法，谈谈我的分析结果：轴断裂的主要原因是由于热处理生产过程控制出现问题，导致金相组织为马氏体，而非塑性和韧性更好的回火索氏体组织（主因）。由于轴的表面软心部硬，且晶界上存在成分偏析或析出相，导致裂纹易于在轴的表面晶界处萌生；而且根据裂纹扩展（Kic）理论及疲劳裂纹扩展抗力与组织特性的关系可知，马氏体对裂纹扩展阻力较小；与此同时，卡环槽圆角半径未加工到位（要求R5），表面质量较差，导致应力集中（诱因），从而裂纹形成后快速扩展，导致轴的使用寿命大大缩短，出现非正常断裂事故。

最后再次向各位前辈，专家、同行表示感谢。

fengyonghe

Genius 发表于 2015-12-16 20:06
失效分析报告已于昨天上交。根据本人的试验、分析，并结合大家的看法，谈谈我的分析结果：轴断裂的主要原因 ...

还是避开了为什么有大量白色斑点！明明是氢脆，非说是疲劳！

fengyonghe

这么明显的颗粒结构，怎么可能是疲劳？在疲劳过程中由于摩擦这些颗粒结构还能保存完好吗？