金属材料零部件失效分析基础与应用课件：失效案例分析.pptx

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5.2案例2——车钩用E级钢拉伸样品形成非正常断口的原因分析;

5.6案例6——镀金铍青铜导电弹簧断裂分析

5.7案例7——深层渗碳轴承柱表面剥落原因分析

5.8案例8——TDK空压机机破事故分析

5.9案例9——K3SH型减速器轴承座断裂原因分析

5.10案例10——汽车离合器圆柱压缩螺旋弹簧断裂原因分析;

“机破”事故分析;

在第1章已经论述配属某机务段DF4型内燃机车，经过大修后仅运行8万千米就在运行期间发生“机破”事故。对此事故建立了故障树(见1.2节)。从FTA图可见，从“连杆螺栓断裂”分枝分析与“下穿螺栓断裂”分枝分析各自可找到“机破”原因，它们均与非正常的高应力相关。因此就要进一步分析以下两个问题：

(1)连杆螺栓与活塞下穿螺栓哪一组先产生疲劳裂纹。

(2)非正常高应力的来源。

根据上述分析，事故分析团队人员达成一致意见：这次事故发生的主要原因是

连杆螺栓与活塞下穿螺栓发生断裂，引起了顶裙分离、活塞裙破碎、连杆严重弯曲等事故的发生。所以事故分析的关键在于判断连杆螺栓与活塞下穿螺栓，这两组螺栓中哪组首先发生断裂及为什么发生断裂。;

(1)现场了解情况，详细记录破损部件的宏观断裂情况(具体情况结果见1.2节)。

(2)从柴油机断裂的连杆螺栓及活塞下穿螺栓上截取样品测定机械性能。

(3)对破坏的铝裙、连杆螺栓及连杆等零件进行金相组织分析，并进行化学成分分析。

(4)观察断裂的连杆螺栓及活塞下穿螺栓宏观断口并用扫描电镜分析断口。;

名称;

2)金相组织观察结果

对连杆螺栓与活塞下穿螺栓金相组织进行分析，结果见图。由图可见，连杆螺栓、活塞下穿螺栓的组织均为回火索氏体组织(有些区域有少量回火屈氏体)，属于正常的金相组织。;

从断口形貌可见它是明显疲劳断口。断口

上扩展区面积较小且有2个裂纹源，存在明显的疲劳台阶。瞬间断裂区位置接近中部，螺栓边缘有多个台阶，因此断定它断裂前受到较大载荷。CS96.03-119-2呈现拉伸断口，显然它是在CS96.03-119-1号连杆

螺栓发生疲劳断裂后???拉断的。;

4颗活塞下穿螺栓中3颗螺栓宏观断口形貌类似断口平齐，见图。这种断口既不是拉伸断

口，也没有观察到明显疲劳断口的特征。从宏观断口分析，这3颗螺栓似乎是在剪切应力作

用下断裂的。断口边缘用放大镜观察，隐约可见受摩擦而留下的痕迹。这种痕迹在光镜下观察极为明显，见图。另一颗下穿螺栓(编号11号)与前3颗螺栓断口明显不同，断口粗糙表明并非受剪切应力作用下而破坏。;

4)螺栓断口微观分析

(1)CS9603-119-1号连杆螺栓(宏观断口为疲劳断口)。

在SEM下分析断口微观形貌，结果见图。;

由图可见，该连杆螺栓断口在SEM下

可以观察到疲劳辉纹呈现典型疲劳断口，

与宏观断口分析一致。辉纹间距较宽，表

明受较大应力，同时可看到大量塑性变形。

值得说明的是，在裂纹源处发现明显夹杂

物，见图(b)，表明在外加较高应力作

用下从边缘夹杂物处产生裂纹，然后向中心扩展，对夹杂物进行能谱分析，见图，证明该夹杂物是Fe、Si、Al、O元素组成的夹杂物，断定该夹杂物是在原材料中存在的。;

案例1——柴油机“机破”事故分析;

案例1——柴油机“机破”事故分析;

(4)11号与DJ9609211号断口(宏观断

口呈现纤维状)，见图。

11号断口在SEM下仍可发现摩擦痕迹，

但断口上看不到疲劳辉纹，只能看到韧窝，表明是受到一次应力拉伸而使其断裂。结合宏观断口分析可断定它是4颗活塞下穿螺栓中最后断的。DJ960211号螺栓断口上也没有观察到;

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案例2——车钩用E级

钢拉伸样品形成非正

常断口的原因分析;

某公司采用E级铸钢制造铁路列车车钩。该钢的化学成分见表。

根据企业技术人员介绍，车钩铸造后主要采用调质处理保证性能，其制造工艺如下：材料熔炼→910℃，4h水淬→590℃，3h空冷→机械加工

按技术要求处理后的车钩要求进行力学性能实验，性能指标见表。;

公司按照工艺要求制作车钩，正常的拉伸样品应该性能合格，断口的宏观形貌是杯锥纤维断口。但是在生产过程中，公司技术人员发现，对材料进行拉伸试验