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飞机盖板螺栓断裂失效分析
殷小健, 许永春, 张兵, 冯德荣, 孙晓军, 张钦莹
金属热处理 2023, 48 (
10
): 297-301.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.046
摘要
(
34
)
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(3410KB)(
45
)
可视化
某飞机服役一段时间后,机翼盖板1根螺栓发生断裂。通过外观痕迹和断口形貌观察、显微组织检查、硬度测试、能谱成分分析、氢含量测试以及氢脆试验,对螺栓的断裂性质和原因进行了分析。结果表明,螺栓断裂性质为氢致延迟脆性断裂。材料强度偏高,氢脆敏感性较大是螺栓发生氢脆断裂的内因,表面局部腐蚀吸氢是导致螺栓氢脆断裂的直接原因。调整热处理工艺,在满足设计要求的前提下适当降低螺栓的强度,同时加强螺栓的腐蚀防护,可以有效预防氢脆断裂的发生。
参考文献
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IN718合金螺栓断裂分析
张海峰
金属热处理 2023, 48 (
10
): 302-306.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.047
摘要
(
28
)
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(3735KB)(
19
)
可视化
柴油机排气管IN718合金螺栓使用过程中发生早期断裂,通过化学成分检测、拉伸试验、金相分析、断口形貌观察、析出相透射电镜观察等手段从螺栓材料组织结构、制造工艺两个方面探究了断裂失效的原因。结果表明,螺栓断裂的主要原因为滚压螺纹后表面处于高能状态,螺纹根部在随后的时效处理时析出大量纳米相,螺牙根部表层脆化所致。
参考文献
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多维度评价
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钢水包起重机车轮崩裂失效分析
彭磊
金属热处理 2023, 48 (
10
): 307-311.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.048
摘要
(
25
)
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(4544KB)(
21
)
可视化
钢水包起重机在使用中车轮发生突然崩裂。采用化学成分分析、断口分析、显微组织检验、硬度测试等理化检验技术对其崩裂失效原因进行了分析。结果表明,该车轮由于用材不当,改锻造工艺为铸造生产,热处理效果不达标,导致车轮整体强度偏低、脆性大,造成车轮在重载工作应力作用下于辐板工艺孔边缘萌生裂纹并沿轮箍圆周方向扩展,当裂纹达到一定程度时,由于车轮强度不足和脆性较大,产生脆性崩裂。
参考文献
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牵引电机关键部件铜导条失效分析
陆吉平, 杨川, 崔国栋, 马骥, 张程菘, 郭旗扬, 陈大志
金属热处理 2023, 48 (
8
): 260-264.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.042
摘要
(
26
)
PDF
(2795KB)(
44
)
可视化
某HXN5机车5GEB32B1型牵引电机,在使用过程中发生多起电机转子铜导条断裂事故。通过化学成分测试、金相检测、拉伸性能测定和断口形貌分析等手段,对导条断裂原因进行分析,并提出了相应改进措施。结果表明,导条的化学成分、组织以及性能均满足相关标准要求,断裂机制属于疲劳断裂+蠕变断裂。断裂导条上观察到明显的疲劳条带,并且导条断裂后与锭子发生剧烈摩擦,使周围导条和整个电机温度上升,导致导条在较高温度下和长时间承受各类载荷而发生蠕变。
参考文献
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酸气后冷器封头开裂原因分析
刘民, 鲁美朋, 刘嘉晨, 顾宝兰, 郭静, 孙跃军, 宋明
金属热处理 2023, 48 (
8
): 265-271.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.043
摘要
(
29
)
PDF
(6313KB)(
18
)
可视化
某天然气净化厂酸气后冷器浮头式封头内壁出现鼓包和裂纹,采用宏观检验、化学成分分析、硬度测试、金相检验、能谱分析、断口分析及EBSD测试等方法,对鼓包和裂纹产生的原因进行了分析。结果表明,封头内壁鼓包和开裂为氢鼓包(HB)和氢致开裂(HIC)。由于该封头材料(20g钢)显微组织沿轧制方向呈(铁素体+珠光体)带状分布,且在1/2板厚位置存在因元素偏析所致的贝氏体组织和较多MnS夹杂物,而该封头的服役环境中含有湿H
2
S介质,与钢材发生电化学反应后产生了氢,氢在板厚1/2缺陷处聚集,导致了封头内壁的鼓包和开裂。
参考文献
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ER70S-6钢盘条冷拔断裂原因分析及工艺优化措施
范振霞, 张育明, 董庆, 赵昊乾, 李亚硕, 魏巧灵
金属热处理 2023, 48 (
8
): 272-275.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.044
摘要
(
39
)
PDF
(2513KB)(
31
)
可视化
ER70S-6钢
ø
6.5 mm热轧盘条在冷拔中断裂,采用化学成分、力学性能以及显微组织检验测试了该批次盘条。结果表明,盘条中心存在马氏体组织、边部存在贝氏体组织是造成拉拔断裂的原因。通过进精轧温度由960 ℃降至920 ℃以及保温罩长度增加5 m,可有效减少心部马氏体的产生,避免边部贝氏体的产生,从而消除冷拔断裂现象。
参考文献
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30CrMnSiA钢结构件低温断裂失效分析
郭强, 迟克刚
金属热处理 2023, 48 (
8
): 276-279.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.045
摘要
(
32
)
PDF
(2169KB)(
33
)
可视化
30CrMnSiA钢结构件在低温环境中在冲击载荷下发生了断裂。通过扫描电镜、金相显微镜、电感耦合等离子光谱仪(ICP)、硬度测试、拉伸试验、冲击试验等方法对断口形貌、显微组织和夹杂物、化学成分、硬度、拉伸性能和冲击性能等进行了测试分析。结果表明,调质处理过程中实际回火温度低于工艺要求的温度,导致30CrMnSiA钢组织全部转变成回火马氏体;回火马氏体在-40 ℃下冲击吸收能量较低,是导致-40 ℃低温环境中冲击作用下发生脆性断裂的主要原因;硫化物和硅酸盐等非金属夹杂物等级超过了设计要求,大量的夹杂物促进裂纹快速萌生和扩展。
参考文献
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多维度评价
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石油钻具用4145高强钢缺陷原因分析和改进措施
凌文丹, 王锦永, 高杰, 齐希伦, 陈明义, 陈新河
金属热处理 2023, 48 (
8
): 280-285.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.046
摘要
(
26
)
PDF
(3171KB)(
23
)
可视化
对高强度4145钢的成形和热处理工艺进行了开发,在生产和研究过程中产生了两类缺陷。对缺陷的宏观特征和微观特征进行了对比,分析了产生的原因,并且提出了应对措施。结果表明,1号类型缺陷与钢管的轴线方向呈一定夹角,深度约0.9 mm,脱碳层厚度0.090~0.157 mm,是轧制成形过程中由于轧制工具表面质量差导致的折叠;2号类型缺陷垂直于钢管轴线,裂透或者深度超过2 mm,脱碳层厚度不大于0.1 mm,是淬火冷速过快导致的淬火裂纹。通过控制轧制成形工具质量解决了轧制缺陷,通过优化化学成分和淬火工艺解决了淬火裂纹缺陷。经过检测验证,采用改进措施生产的钢管质量合格。
参考文献
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Select
20Cr1Mo1VNbTiB钢高温紧固螺栓失效分析
黄江, 牟申周, 王静, 陶亮, 黄桥生, 王学
金属热处理 2023, 48 (
8
): 286-290.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.047
摘要
(
28
)
PDF
(3872KB)(
25
)
可视化
某超临界机组用20Cr1Mo1VNbTiB钢高温螺栓出现了早期断裂,对断裂的宏观和微观特征进行了观察,分析了螺栓老化状况,探讨其失效原因。结果表明,20Cr1Mo1VNbTiB钢螺栓经高温运行后,碳化物聚集长大不明显,抗拉强度和硬度没有明显下降,但冲击性能明显降低,可见螺栓断裂失效与老化无关。装配时的预紧力过大,加速了螺栓的蠕变损伤,根据断口形貌判定其断裂性质为高温蠕变断裂。
参考文献
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减速机盖板法兰高温合金螺栓失效分析
敬东
金属热处理 2023, 48 (
8
): 291-294.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.048
摘要
(
35
)
PDF
(3071KB)(
30
)
可视化
在非正常寿命周期内,某公司减速机盖板出现了压盖法兰镍基合金螺栓断裂事故。经过尺寸测量和受力变形分析,确认了螺栓断裂的先后顺序。进一步对首断件进行理化分析确认,螺栓的断裂呈脆性断裂,与制造过程中热处理不当,组织存在大量回复再结晶不完全的纤维组织有关。
参考文献
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多维度评价
Select
35CrMo钢高强螺栓断裂失效分析
王朴, 童辉
金属热处理 2023, 48 (
5
): 294-297.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.048
摘要
(
47
)
PDF
(2597KB)(
74
)
可视化
某重型牵引车鞍座35CrMo钢高强度固定螺栓打紧后放置2天时发生断裂。通过断口分析、金相检测、成分分析、硬度分析和力学测试对断裂螺栓和同批次未使用螺栓样件进行研究。结果表明,该断裂螺栓在酸洗电镀的过程中,引入的有害氢未能得到及时、有效地去除,从而导致螺栓根部在预紧力作用下,氢向应力集中处聚集,出现了螺栓氢致延迟断裂的现象。
参考文献
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Select
7A09铝合金外筒零件开裂失效分析
王浩, 付能, 冯抗屯
金属热处理 2023, 48 (
5
): 298-302.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.049
摘要
(
43
)
PDF
(2278KB)(
52
)
可视化
针对某飞机起落架7A09铝合金外筒在机械加工过程中出现多件开裂的情况,通过ICP光谱仪、拉伸试验机、扫描电镜、光学显微镜和能谱仪等对铝合金外筒化学成分、力学性能、微观断口形貌、显微组织和显微硬度进行了分析,探究7A09铝合金外筒裂纹的形成原因及机理。结果表明,7A09铝合金外筒的裂纹是由锻造高温下形成的初始裂纹源,在后续镗孔机加和热处理过程中产生的加工应力和热应力作用下,沿分模面过烧组织开裂成目视可见的纵向裂纹;裂纹形成的主要原因可能与锻造过程中分模面局部温度过高导致的组织过烧有关,属于锻造工艺缺陷。
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多维度评价
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DT4E电磁纯铁真空退火磁性能不合格的分析和改进
徐峰, 吴晓伟
金属热处理 2023, 48 (
1
): 249-252.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.01.043
摘要
(
41
)
PDF
(616KB)(
29
)
可视化
某DT4E电磁纯铁零件真空退火后存在矫顽力超出设计要求的问题。针对此问题,对DT4E电磁纯铁进行了860~1150 ℃×4 h真空退火处理,研究了退火温度、磁性能测试试环尺寸以及原材料中杂质成分对其磁性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,磁感应强度
B
2500
的变化呈“M”型,矫顽力
H
c
呈“V”型变化,最大磁导率
μ
m
与矫顽力
H
c
的变化趋势相反。最佳的真空退火温度为900 ℃,此时磁感应强度
B
2500
为1.63 T,矫顽力
H
c
为25.19 A/m,最大磁导率
μ
m
为23.64 mH/m,满足设计要求,且磁环试件的规格尺寸对DT4E电磁纯铁磁性能的测量结果没有明显影响。原材料中杂质元素的含量对磁性能影响较大,当C含量较高时,磁导率下降,矫顽力升高,容易导致磁性能不合格。
参考文献
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汽车稳定杆断裂分析
刘华东, 邵百明, 黎军顽
金属热处理 2023, 48 (
1
): 253-256.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.01.044
摘要
(
74
)
PDF
(608KB)(
47
)
可视化
某汽车稳定杆在耐久试验过程中短里程就发生断裂失效,使用直读光谱仪、硬度计、光学显微镜和扫描电镜等设备对失效件进行理化检测、金相检验和断口分析,同时结合稳定杆加工过程对断裂原因进行了分析。结果表明,失效稳定杆的断口微观形貌主要呈沿晶状,扩展区域有疲劳辉纹,最后断裂处呈韧窝状。这主要是由于稳定杆加工过程中经过酸洗处理引入了氢,导致稳定杆先发生了延迟开裂,然后在耐久试验中产生疲劳裂纹并扩展,直至最终断裂。
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42CrMo钢六角头螺栓热镀锌裂纹分析
赵全育, 梁嘉俊, 陈旭鹏, 童波, 夏国华, 严琴, 丁志敏
金属热处理 2023, 48 (
1
): 257-260.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.01.045
摘要
(
53
)
PDF
(610KB)(
38
)
可视化
42CrMo钢六角头螺栓在热镀锌工艺完成后的磁粉探伤时发现部分螺栓的圆角处存在裂纹。采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等对螺栓进行了断口、显微组织和成分分析。结果表明,开裂螺栓经破断后的断口符合氢脆断口特征,断口附近氢元素的质量分数偏高,达4×10
-6
。裂纹形貌特征和氢脆裂纹特征吻合,裂纹两侧组织为正常的调质组织且裂纹内还发现有锌液残余,可以排除裂纹是由于组织异常或在淬火时产生的。因此,可以推断42CrMo钢六角头螺栓开裂类型为氢致开裂,氢致开裂发生在热镀锌过程中。
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超高强马氏体钢开裂失效分析
孙璐, 李建英, 魏焕君, 李征, 李涛, 程晓英
金属热处理 2023, 48 (
1
): 261-265.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.01.046
摘要
(
56
)
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(604KB)(
36
)
可视化
由于超高强马氏体钢零件安全服役期发生开裂,因而对失效及非失效的零件、基材进行分析。结果表明,通过恒应变试验中的U型弯梁试验得知失效及非失效的零件的基材都具有良好的抗氢致延迟开裂能力。基材由于生产工艺的差异造成组织结构不同,开裂基材组织为片状马氏体,未开裂基材组织为板条状马氏体。在加工成相同零件时,由于马氏体的组织结构差异,造成加工成形过程中内部协同变形均匀程度不同,开裂件内残留较大应力,且开裂件组织内部形成大量位错塞积后造成应力集中,局部应力率先达到极限,最终引发开裂。
参考文献
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薄规格耐磨钢淬火条纹分析与工艺改进
黄朋, 镇凡, 杜平, 曲锦波
金属热处理 2023, 48 (
1
): 266-269.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.01.047
摘要
(
42
)
PDF
(607KB)(
35
)
可视化
针对薄规格耐磨钢淬火后出现的表面条纹和硬度不均匀问题,通过显微组织观察和硬度检测,结合淬火设备和淬火工艺进行了分析。结果表明,钢板淬火过程中淬火机螺旋辊辊槽和辊环处的水量和冷速不均匀是该问题的主要原因。通过调整淬火温度和淬火机水流量、辊速、辊缝等参数,解决了淬火条纹问题,同时获得了良好的板形。
参考文献
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汽车空心齿轮轴台架疲劳断裂原因分析
金国忠, 汪开忠, 胡芳忠, 杨少朋, 杨志强, 陈世杰
金属热处理 2022, 47 (
11
): 266-270.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.11.045
摘要
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49
)
PDF
(612KB)(
20
)
可视化
通过光学显微镜、显微硬度计和扫描电镜对一种新型空心齿轮轴台架疲劳断裂行为进行分析。结果表明,空心齿轮轴在过渡弧位置断裂。零件材料的化学成分、奥氏体晶粒度、非金属夹杂物均满足设计要求,但有效渗碳层深度偏设计要求下限。计算结果表明,空心齿轮轴过渡弧半径应大于3.16 mm,较小的过渡弧半径加剧渗碳过程中的“尖角效应”,导致过渡弧处碳化物粗大并引起应力集中,这可能是疲劳寿命较低的原因之一。CAE软件模拟结果表明,过渡弧处存在明显的应力集中现象,表面最大应力超过零件表面的许用应力,这可能是空心齿轮轴失效的另一个原因。零件表面最大应力随空心尺寸的增加而增加,最大空心尺寸应小于Ø17.1 mm。
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20Cr2Ni4钢渗碳淬火弧齿锥齿轮磨削烧伤的检测与分析
许鸿翔, 王红伟, 蒲江涌, 赵少甫, 陈生超, 戎泽玉
金属热处理 2022, 47 (
11
): 271-275.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.11.046
摘要
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51
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(611KB)(
19
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可视化
针对20Cr2Ni4钢弧齿锥齿轮渗碳淬火磨齿后出现的齿面裂纹,采用光学显微镜和显微硬度计分别对切割齿块的未开裂齿面(凹面)和开裂齿面(凸面)进行了检测分析。结果表明,在齿块未开裂齿面和开裂齿面远离裂纹的节圆处,有效硬化层深度和显微组织正常,无磨削烧伤特征;在齿根处均出现了不同程度的磨削烧伤特征,尤其在开裂齿面裂纹处呈现典型的月牙形白加黑磨削烧伤形貌,烧伤最深处约0.9 mm,并据此提出了改进磨齿工艺参数,避免发生磨削烧伤的措施。
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30CrMnSiA合金前端吊耳断裂原因分析
郑洪, 林文钦, 杨元熙, 徐心洁, 邓枫, 吴佳欣, 蒋洪俊
金属热处理 2022, 47 (
8
): 292-295.
doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.048
摘要
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73
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(395KB)(
47
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可视化
某30CrMnSiA合金前端吊耳发生断裂,对断裂吊耳进行断裂特征分析和硬度测试。结果表明,吊耳断裂性质为氢脆断裂,且存在硬度超标现象。结合吊耳热处理和表面处理工艺对氢脆断裂原因进行分析,表面处理过程中除氢不彻底是造成氢脆的主要原因,而硬度超标不仅增加氢脆敏感性,且误导除氢工艺;同时该失效件反映了供应商质量控制上的不足,需在特殊过程及二次外包上加强控制和审核力度。
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