材料及机械零部件失效分析

1、材料及机械零部件失效分析中国科学院广州化学研究所分析测试中心卿工-189-3394-6343一、检测产品：金属材料及零部件失效分析（铸铁、钢材、铝材、铜材、锌合金、钛合金、结构金属材料等）检测项目：1 断口分析2 金相分析3 化学成分分析4 力学性能分析5 金属材料断裂失效分析6 磨粒磨损失效分析7 成分定量及半定量分析8 X射线衍射相结构及表面残余应力分析二、检测产品：高分子材料及部件检测项目：1 拉伸试验2 弯曲试验3 硬度测试4 定性分析5 腐蚀试验6 表面形貌案例一、 混凝土泵车油缸耳环断裂分析概况：水泥泵车第一节耳环，在泵车使用约1600小时后，最后一次工作开始伸臂到第三节时，第一节

2、耳环发生断裂，见图1，耳环的图纸技术要求，材料为45#，调质处理，硬度220250HBS10/3000。通过理化综合分析，认为耳环断裂是由于零件热处理工艺不当，导致材料的综合性能降低，致使该零件工作时，首先在应力集中的根部产生裂纹，随后在反复加载卸载的外应力作用下，裂纹以疲劳裂纹形式向内扩展，当零件的有效承载截面尺寸减少到无法承载外力作用时，零件产生早期疲劳断裂。案例二、自行车链轮曲柄断裂分析概况：某公司生产的自行车经客户使用一年左右自行车链轮曲柄发生断裂；该曲柄材料为变形铝合金（6061），生产工艺为：铝锭挤压成型延展整形热处理硫酸阳极氧化。通过理化综合分析，认为：由于原材料不合理的加热而导

3、致过热，使晶界上产生复熔共晶球，在高变应力作用下首先沿晶产生裂纹，裂纹又以疲劳方式扩展，再加上过烧降低了材料的疲劳强度，致使曲柄出现疲劳断裂。措施：企业随后对生产工艺进行调整并严格控制，工艺为：锻造炉温510，加工温度460，有的经过三次返工锻造，均未发现有过热倾向。案例三、冷冻水铜管外接直通接头断裂分析概况：对某大厦使用两年之久的空调冷冻循环水铜管接头断裂进行理化综合检测分析，认为：是由安装外力、工作环境及铜管接头材质等多方面综合因素造成的应力腐蚀断裂。案例四、螺钉断裂分析概况：螺钉使用于木质材料的紧固，使用十周左右，批量发生横向断裂。螺钉生产工艺：冲头辗牙渗碳（热处理：淬火低温回火）镀锌去

4、氢处理。技术要求：螺钉材质为10181022（相当于国内20#），扭矩4.5>4.31N.m，表面硬度（500600HV）,心部硬度（ 270390HV ）。通过理化综合分析，认为：该螺钉断裂是因为螺钉渗碳时心部碳含量增加，心部淬火后回火得到回火低碳马氏体组织，使心部硬度偏高，脆性增大，加之螺钉表面除氢效果不好，导致螺钉使用时产生氢脆延滞断裂。案例五、汽车机油泵漏油原因分析概况:汽车机油泵铝合金外壳，材料为AC4A（日本牌号），相当于国内ZAlSi8Cu1Mg，合金代号：ZL106，生产工艺：重力铸造热处理（采取两次淬火，温度480,恒温3h，75水冷）回火（温度220，恒温3h）机加成

5、型硬度检测（HRB4060）经气体密封试验合格出厂。生产2041件，其中一件装机后行驶1097公里后发现机油泵有漏油现象，漏油机油泵经过渗透试验，确定漏油位置，为分析机油泵漏油原因，通过对机油泵进行理化综合分析，认为：机油泵裂纹是由于内部存在粗大的条状共晶硅组织，增加了铸铝合金的脆性，降低了材料的承载强度，在使用时过早产生疲劳断裂。案例六、汽车零件断裂原因分析概况：汽车使用的内连接板，材料为A380铸铝合金，表面电泳，铝压铸温度为670左右，表面处理固化温度为150左右，技术要求：不允许有0.75mm的气孔、裂纹、夹渣等铸造缺陷，该零件在试用过程中发生断裂，通过理化综合分析，认为：内连接板断裂

6、是由于内部存在铸造缺陷，破坏了材料的连续性，致使零件的有效承载截面尺寸减小，降低了材料的承载能力，当零件承受外力作用时，产生早期断裂。案例七、弹簧断裂分析概况：弹簧材料为SUS631J1-WPC，规格为0.70mm，装配到马达上使用，使用一段时间后，发生断裂（经了解，目前发现同批弹簧有两件发生断裂，断裂位置均一致）。通过对断裂和非断裂弹簧、新弹簧进行理化综合分析，认为弹簧在外来腐蚀介质的作用下，过早的产生应力腐蚀断裂失效。案例八、D2模具钢产生裂纹原因分析概况：D2模具钢（Cr12Mo1V1），是生产表壳的冷冲模具，生产工艺是：首先将规格为（200mm×300mm×65mm

7、）模具热处理【（600±10）×3h预热，（850±10）×2.5h第二次预热，升到（1030±10）×2h,在空气中预冷片刻后淬火，234240×3h×2次回火】，硬度在6061HRC，随后将机加成多个一定规格的冷冲模具，在进行线切割过程中发现模具局部(靠近模具边缘)出现裂纹；通过理化综合分析认为：模具钢是由于钢中共晶碳化物较多，并且严重呈带状及网状分布，促使晶界处脆性增加，导致模具在淬火应力的作用下沿晶界产生裂纹。案例九、9 起重机轴承失效分析概况：某港口使用的起重机对称球面滚子型推力调心滚子轴承，型号为906

8、9480，材料GCr15SiMn，生产工艺为：锻造 退火 机加 淬火低温回火 磨加工 。在安装使用初期，发现轴承旋转时发出无规则金属摩擦声，特别是重载时，情况更为明显，使用45天后轴承彻底无法转动，发生失效。通过理化综合分析，认为：由于滚珠材质中存在较多的网状碳化物加之硬度偏低，以及轴承内外圈硬度偏低，至使轴承发生早期断裂。案例十、扳手连接件表面黑点原因分析概况：某公司生产的扳手连接件基材为锌合金，生产工艺为：电镀铜（工艺要求10µm），电镀镍（工艺要求15µm），电镀铬（工艺要求5µm）；电镀之后进行盐雾试验，外观检查验收合格，与铝件组装成型后入库存放。当放置一个月左右出库时发现有40%左右的扳手连接件表面产生不同程度的黑点。通过理化分析，认为连接件产生黑点的原因是锌合金镀镍、铬层较薄，降低了镀层的抗腐蚀性能，导致连接件在潮湿的大气中局部过早的产生电化学腐蚀，形成穿透型孔洞。案例十一、海上拖缆断裂分析概况：某海上石油工作平台拖缆，使用的钢丝绳规格：为8×61FWS+IWR，表面镀锌处理，内芯为钢芯，钢丝绳直径为76mm。在拖航途中，新过桥缆发生（使用半年）断裂（当时海况：风速13M/S，综合涌浪：3.5米，过桥缆断裂前拖缆张力：4872吨），之后马上更换备用过桥缆（使用三年之多的