金属断裂原因检测

金属断裂原因检测

天津容大检测有限公司   联系人：王先生

手机：      Q

电话：022-23892103     微信：

机械产品的失效一般可分为非断裂失效与断裂失效两大类。非断裂失效一般包括磨损失效、腐蚀失效、变形失效及功能退化失效等。

断裂失效是机械产品较主要和较具危险性的失效,其分类比较复杂,一般有如下几种:

（1）按断裂机理分为滑移分离、韧窝断裂、蠕变断裂、解理与准解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂；

（2）按断裂路径分为穿晶、沿晶和混晶断裂；

（3）按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂。在失效分析实践*都采用这种分类法。

断裂失效分析是从分析断口的宏观与微观特征入手,确定断裂失效模式,分析研究断口形貌特征与材料组织和性能、零件的受力状态以及环境条件(如温度、介质等)等之间的关系,揭示断裂失效机理、原因与规律,进而采取改进措施与预防对策。

韧性断裂失效分析

韧性断裂又叫延性断裂和塑性断裂,即零件断裂之前,在断裂部位出现较为明显的塑性变形。在工程结构中,韧性断裂一般表现为过载断裂,即零件危险截面处所承受的实际应力**过了材料的屈服强度或强度极限而发生的断裂。

工程材料的显微结构复杂,特定的显微结构在特定的外界条件(如载荷类型与大小,环境温度与介质)下有特定的断裂机理和微观形貌特征。金属零件韧性断裂的机理主要是滑移分离和韧窝断裂。

滑移分离：韧性断裂较显着的特征是伴有大量的塑性变形,而塑性变形的普遍机理是滑移,即在韧性断裂前晶体产生大量的滑移。过量的滑移变形会出现滑移分离,其微观形貌有滑移台阶、蛇形花样和涟波等。

韧窝断裂是金属韧性断裂的主要特征。韧窝又称作迭波、孔坑、微孔或微坑等。韧窝是材料在微区范围内塑性变形产生的显微空洞,经形核、长大、聚集,最后相互连接导致断裂后在断口表面留下的痕迹。

韧窝形貌(SEM)

金属零件韧性断裂失效分析依据：

(1) 断口宏观形貌粗糙,色泽灰暗,呈纤维状;边缘有与零件表面呈45°的剪切唇;断口附近有明显的塑性变形,如残余扭角、挠曲、变粗、缩颈和鼓包等。

(2) 断口上的微观特征主要是韧窝。

脆性断裂失效分析

工程构件在很少或不出现宏观塑性变形(一般按光滑拉伸试样的ψ<5%)情况下发生的断裂称作脆性断裂,因其断裂应力低于材料的屈服强度,故又称作低应力断裂。

金属构件脆性断裂失效的表现形式主要有:

(1)由材料性质改变而引起的脆性断裂,如兰脆、回火脆、过热与过烧致脆、不锈钢的475℃脆和σ相脆性等。

(2)由环境温度与介质引起的脆性断裂,如冷脆、氢脆、应力腐蚀致脆、液体金属致脆以及辐照致脆等。

(3)由加载速率与缺口效应引起的脆性断裂,如高速致脆、应力集中与三应力状态致脆等。

疲劳断裂失效

工程构件在交变应力作用下,经一定循环周次后发生的断裂称作疲劳断裂。

(1)多数工程构件承受的应力呈周期性变化称为循环交变应力。如活塞式发动机的曲轴、传动齿轮、涡轮发动机的主轴、涡轮盘与叶片、飞机螺旋桨以及各种轴承等。这些零件的失效,据统计60%～80%是属于疲劳断裂失效。

(2)疲劳破坏表现为突然断裂,断裂前无明显变形。不用特殊探伤设备,无法检测损伤痕迹。除定期检查外,很难防范偶发性事故。

(3)造成疲劳破坏的循环交变应力一般低于材料的屈服极限,有的甚至低于弹性极限。

(4)零件的疲劳断裂失效与材料的性能、质量、零件的形状、尺寸、表面状态、使用条件、外界环境等众多因素有关。

(5)很大一部分工程构件承受弯曲或扭转载荷,其应力分布是表面较大,故表面状况(如切口、刀痕、粗糙度、氧化、腐蚀及脱碳等)对疲劳抗力有较大影响。