失效分析应用实例（加分交流）

jinxiangshi

【概况】：起重用钢丝绳断裂原因分析，仅用4个月的钢丝绳发生了突然断裂，通过扫描电镜、金相分析、化学成分及力学性能检测发现，由于绳芯设计制造不当，致使钢丝绳内部挤压严重，并由挤压部位产生了疲劳，引起钢丝绳在使用中过早失效。
【原因分析】： 因钢丝绳内部挤压严重，使挤压处产生了马氏体相变， 造成应力集中产生了疲劳并扩展，最终导致钢丝绳早期失效。
【改进措施】：通过合理的优化钢丝绳内绳芯设计，使绳芯既有一定的支撑能力，还同时满足钢丝绳柔韧度要求可消除起重钢丝绳过早失效。
【试验及验证】：经过建议后，客户改制了钢丝绳绳芯结构，未再发生过起重钢丝绳早期失效现象。
【结论】：起重钢丝绳的早期失效，是因钢丝绳绳芯设计不当而引起。

wei1266

lihong 发表于 2009-7-21 18:11
1、样品简况
材料为45钢的齿筒经过下料→锻造→粗车→调质制成，调质后发现断裂，要求分析断裂原因。
2、 ...

两点疑问：
1、普通45#钢怎会有成团大量N化物，一般在含钛、锆、钒的钢中，即含有和氮亲合力强形成稳定氮化物元素的钢中，有氮化物夹杂的存在，另在电渣锭中N化物也是比较常见的，45#N化物确实很难见到。（首先建议做个化学，判断是否混料）
2、淬火裂纹原因本身就是打不明白的官司，楼主简单的归结为夹杂引起的淬火裂纹本人颇以为太过武断。
（仅是个人观点）

zqrlp

风来疏竹 发表于 2009-7-4 16:12
45钢渣浆泵主轴早期疲劳断裂分析：
【概况】：发电厂用渣浆泵主轴，材料45钢，结构为阶梯轴，输出端为T形螺 ...

泵轴安装运行后不足24h发生断裂，服役时间短尚属罕见。
正如您所说的，运行时间太短。
本人认为：判定早期疲劳断裂有点理由不足，一是时间太短，二是疲劳断裂应有疲劳辉纹。解理断口说明轴的受力较大和材料具有脆性。此轴的断裂可能是材料热处理不足，加上应力集中和受力过载。

xiaochuan000123

材料  17CrNiMo6 规格   齿轮轴上有齿部分∮max235mm、其他光杆部分长直径∮ 100 ～ 130mm，轴长448mm，重60kg。      失效履历  新品试制90件中开裂4件，渗碳淬火工艺后约10天，磨外沿时才发现裂纹，均具有滞后开裂的特征。另一种规格稍大一点的同类产品120件，采用相同工艺，尚未发现开裂。
齿轮轴渗碳后为洗掉表面涂料，在清洗液（85 ～100 ℃ ）中跑15min，喷淋15min， 烘干90min。在实际操作中，自淬火完毕至去应力所经历的时间5hs
检测结果4.1  渗碳层 精磨前， 碳化物1-2级.因为渗碳后表层磨去0.30-0.40mm，成品上已看不到碳化物颗粒，有效硬化处深度仅为1.62mm.由于是渗碳余热淬火，没有再重新回火，故渗层中马氏体等级偏高， 为 5级.表层硬度实测表面    54HRC；心部    31-33HRC
5. 分析和结论5.1  热处理后10个小时发现裂纹，作为裂纹产生的时间点来说，裂纹萌生具有滞后特性。这是因为淬火后没有及时去应力，而是零件置于空气中隔了5个小时才入回火炉；加上回火温度过低，时间太短，淬火后去除内应力的热力学条件和动力学条件都不满足，达不到去应力的目的。考虑到零件的内应力包括热应力和组织应力，因为热裂纹在淬油后冷却过程中就会出现；所以导致开裂的内应力应当来自组织应力，而不是热应力。5.2  采用17Cr2Ni2Mo渗碳钢没有问题，材质也较好，但是采用渗碳余热直接淬火这种简易热处理工艺，却留下了组织较粗大的不足。但这不是主因，有促进作用。

FJG

【概况】：台阶小轴表面高频，台阶尖角处出现显微裂纹且晶粒粗大达7级。
【原因分析】：高频加热存在尖角效应，尖角处温度过高导致该处过热，淬火后出现显微裂纹且晶粒粗大。
【改进措施】：台阶处倒R3的圆角，避免出现高频加热时产生尖角效应。
【试验及验证】：多次取样进行金相分析，未发现台附处再次出现显微裂纹现象且马氏体＜2级。

FJG

【概况】：材质为10#加工的止锁销，用户在拆除后再次使用时出现断裂(90°反复弯曲4次)。
【原因分析】：该止锁销采用完全退火，金相分析发现组织中存在游离渗碳体达4级。
【改进措施】：采用等温球化退火工艺。
【试验及验证】： 90°反复弯曲6次未出现断裂，向用户连续供货近三年未再出现投诉。

zswaaaa

在热处理时，大家一定要记住：变形是材料所受应力超过了其屈服极限，开裂是材料所受应力超过了其抗拉强度造成的，这是失效分析的主方向，只有知道这 点，才能从宏观大方向开展失效分析。

binyuanhong

【概况】：来样为大十字轴壹件，材料为17CrNiMo6。渗碳后出炉，发现开裂，要求作金相分析。
【原因分析】：试样截取试件横截面，抛光后未侵蚀，在显微镜下观察，裂纹的深度约为5mm，裂纹二边无非金属夹杂物聚集。非金属夹杂物级别：硫化物类为0.5级；球状氧化物类为1.0级。
        试样经4%硝酸酒精侵蚀，在试样和裂纹的最表面可以见到呈颗粒状和网状分布的碳化物，里层碳化物呈网状分布。自表向内第二层组织为马氏体+大量的残余奥氏体。第三层组织为索氏体。第四层组织为次生淬火马氏体。心部组织为回火索氏体。
        该工件渗碳时气氛浓度太高，催生了网状碳化物的形成，造成脆性增大，由于内外组织的不一致，在热应力和组织应力的共同作用下，而形成开裂。
【改进措施】：1、渗碳时降低碳浓度。
　　　　　　　2、在淬火前，通过正火加热，使碳向心部扩散，减低表面碳浓度。
              3、再通过高温回火消除应力，以减少以后的淬火变形。
【结论】：该工件渗碳时气氛浓度太高，催生了网状碳化物的形成，造成脆性增大，渗碳时应该注意控制渗碳浓度。

西渡高速钢

rechuli88 发表于 2011-12-24 07:43
【概况】：本实例是对国产H13材料做成的模具的失效分析，通过金相分析对模具失效原因作了粗浅的判断，并提出 ...

值得肯定，锻造细化组织及破碎共晶碳化物。赞一个！

278481825

【概况】：缸套在淬火的时候淬裂
【原始情况】：45号钢，在淬火采用830度，保温之后，直接下水造成开裂
【原因分析】：经观看监控视频，发现出炉的时候大头先下，小头次之，最后造成大头开裂。分析原因，大头先下水的话，形成大量的气体没法从小头尽快排出，因而造成里面存放了大量的气体使得工件开裂。
【改进措施】：热处理工艺不变，改变下水的方向
【结论】：工件完好无损

超越1016

【概况】：重卡车门铰链销轴断裂
【原始情况】：20MnVB，渗碳、淬火、回火
【原因分析】：断口分析：1.销轴外壁表面出现因磨损造成多处凹坑缺陷；
                        2.销轴断口呈45°台阶状。低周疲劳断裂；
                        3.销轴表面耐磨强度不够，不能满足恶劣环境服役要求
【改进措施】：1.需提高表面状态，降低表面粗糙度，避免生产过程中的碰伤、擦伤、磨痕；
              2.表面渗碳氮强化，提高表面强度；
              3.增大各配合散件的过渡角半径，工件的实际工作转动轴向与工件自身轴向一致，降低应力集中；
              4.控制原材料的表层、组织缺陷。
【结论】：工件满足使用要求

gudushihou

【概况】：渗碳件淬火后表面剥落
【原因分析】：1．  固体渗碳剂活性过分强烈
2．  渗碳温度过高，大量碳原子渗入工件表面来不及扩散，过渡不好形成表面碳浓度过高
【改进措施】：1．  将高碳势件在保护气氛中（碳势（体积分数）为0.8%）加热2~4h，以减少表面碳浓度
2．  也可将此件在质量分数为3%~5%的苏打和木炭中加热至920~940ºC，保温2~4h，以减少表面碳浓度
【结论】：可适当的减少的渗碳淬火后表面的脱落

独语斜阑

【概况】：CrWMn钢材调质后精加工发现微裂纹
【原因分析】： 840°c淬火出油后清洗，再低温回火；
【改进措施】：淬火出油后不清洗，直接从提升机上取出进入回火炉，淬回火工艺不变
【结论】：CrWMn钢在淬火后不能降温到室温，必须在不低于60°前进回火炉进行回火处理。

linyu110

【概况】：连接管震动断裂。

【原始情况】：连接管在震动试验过程中断裂。连接杆材料为1Cr17Ni2.淬回火处理，回火温度：550.
【原因分析】：断口观察，起源处无缺陷，断裂位置在最大力臂处。线源，源区可见明显疲劳弧线和条带。扩展区形貌为沿晶+准解理。无明显瞬断区。
【改进措施】：550为该材料的回火脆性温度区。受到硬度限制，该材料在正常回火温度无法达到设计硬度要求。更换材料。未出现相同故障。
结论：回火脆性引起的疲劳断裂。导致该原因的出现是由于设计对该材料性能认识不足，热处理技术员又只满足设计硬度要求。导致故障的发生。

xujie1357

今天才看到这么好的帖子，真是学习了

xujie1357

独语斜阑 发表于 2013-1-25 18:42
【概况】：CrWMn钢材调质后精加工发现微裂纹
【原因分析】： 840°c淬火出油后清洗，再低温回火；
【改进 ...

这是什么道理，怎么查找到这个原因的，还有，怎么确定60度这个界限值的，麻烦请详细告知，谢谢

duanzao03

【概况】：车加工成品淬火时裂纹（见图）
【原因分析】：工件太大，油淬时内部和外部冷却速度不一，再加上直角，更容易开裂
【改进措施】：设计时直角变圆角
【试验及验证】：
【结论】：
【备注】：

独语斜阑

xujie1357 发表于 2013-4-7 22:24
这是什么道理，怎么查找到这个原因的，还有，怎么确定60度这个界限值的，麻烦请详细告知，谢谢

材料特性。至于说怎么确定60都这个界限值，这跟资料介绍的不低于90度不大一样。通过实践摸索得出的结论。

williswon

【概况】：D2材质冲压用模具，热处理后磨削过程开裂；热处理工艺：1040℃油淬，520℃回火3次；
【原因分析】：磨削表面观察发现局部有细小龟裂纹，且裂纹基本垂直于磨削方向，于是用3%nital腐蚀剂均匀擦拭表面，表面出现有黑斑。黑斑处取样金相检验，发现有二次淬火现象。推测为磨削工艺不当，导致磨削过热所致。
【改进措施】：减小一次磨削量，分多步骤研磨。未出现磨削过热，龟裂及模具开裂！
【结论】：磨削过热导致组织转变，巨大的相变应力与磨削拉应力叠加，引起模具开裂！

yyw972

好贴，绝对值得大家收藏！