(2.2)-02金属构件失效分析失效分析

失效分析案例一、轴承失效分析案例二、螺栓断裂失效分析目录一、轴承失效分析案例一、轴承失效分析案例泰隆TPB29齿箱23132CC/C3W33轴承轴承现场检查高速轴非驱动端轴承靠近齿轮一侧保持架断裂。滚子严重磨损断裂。该轴承靠近非齿轮侧滚子有不同程度磨损。保持架与滚体接触面有磨损，保持架变形但无较大变形。轴承靠近非齿轮一侧有周向运转磨损痕迹，痕迹不明显。靠近非齿轮侧的轴承外圈有明显的轴向位移痕迹，以及轻微的周向转痕。靠近齿轮侧外圈无明显痕迹。靠近非齿轮侧的轴承外圈滚道面经擦拭后，靠近端面有轴向的压痕，呈与滚子直径相当的间距分布。轴承内圈滚道多处呈轴向部分或完全断裂。轴承内圈与轴产生相对高速转动，圆周状磨损痕迹严重。高速轴齿轮的齿面在靠近驱动端一侧齿根附近材料剥落。轴承可能的失效过程分析：对于失效的轴承，无论是断裂的滚子还是磨损较轻的滚子，其滚子表而均无因固体颗粒物污染造成的圆周状划痕。同时外圈的滚道面也没有明显圆周状划痕和磨损痕迹，也无明显的因高温变色。从齿轮表面材料剥落看，高速齿轴在运行过程中，受偏载影响，运转不畅，此时非驱动端的轴承外圈也承受较大轴向力。由于保持架相对于滚子和轴承内外圈较软，断裂后导致滚子在滚道间失去约束，打横后断裂。最终卡死。此后温度急剧上升，造成内圈颜色变黑，多处呈现轴向断裂。断裂后的内圈一与轴失去配合，造成轴与内圈相对高速转动而引起内圈内径严重划痕。结论以及建议轴承失效首先是受偏载的影响。另外，由于齿箱工作在较差的粉尘环境中，应重视密封，减小对润滑油的污染。同时，建议此轴承按SKF型录推荐配合p6与轴配合，以减小蠕动腐蚀的风险。二、螺栓断裂失效分析二、螺栓断裂失效分析

有5根要求分析的螺栓，其中有2根是失效的(1根已断裂1根已近断裂)，另3根外表完好;5根螺栓材料、规格、处理方式是相同的，材料是SCM432、表面经过磷化处理、强度等级为10.9;且称失效件之工作寿命在400小时以内，是作为发动机零件且同发动机一起进行台架试验的时候断裂的，螺栓安装方法为:扭距40N'M，再拧三个90°即270°，工作温度为100℃以内，受力方式为链接两个零件间的分离力。样品信息及化学成分硬度测试根据GB/T3098.1-2000得标准为320~380HV、32~39HRC，所以式样硬度正常。宏观断口分析箭头处有明显裂纹。从断口来看，属低周高应力弯曲疲劳;有两个分别呈半圆形A及月牙形B且较为平坦的断口部分，隐约可见贝壳花样，面积约占整个断口50%，断口中间部位C较为粗糙亦约占50%;A及B区属疲劳断的断裂源区及扩展区，断裂源于螺栓的螺纹齿根部(图4黄色箭头所指)，A区与B区断口部分在整个断口部位呈对称现象;C区属瞬断区，可见服役受力较大;C区及齿根部形貌如图5,6,瞬断区基本呈45度角，齿根部并未发现明显的宏观裂纹。微观断口分析A及B区之断口形貌可见有较多的台阶状特征。A区的断裂源区形貌如左图、扩展区形貌如右图。B区的断裂源区形貌如左图、扩展区如右图。C区的微观断口形貌如上图，可见韧窝状特征。可见较多的横向及纵向微裂纹。断口侧面垂直处表面形貌可见有较多的微裂纹出现。金相组织分析基体组织为回火索氏体，由JB/T9211-2008得，级别为4级。100✖500✖综合分析螺栓试样材料为SCM432，一般而言在相同的硬度或抗拉强度的情况下合金钢比非合金钢疲劳强度要高。其硬度符合10.9级螺栓的标准要求，但偏下限。样品信息较少诸如热处理工艺、表而处理工艺、螺栓成形加工方式、具体工作状况、具体规格等均不明;失效螺栓断口有较严重的污染、与之相匹配的另一断面未收到(因为于失效分析之另一半亦非常重要)，对失效分析有一定负面影响。从断口微观分析及金相图片分析，发现螺纹表面加工粗糙且有较多的微裂纹(金相横截图片表现为凹槽)，有些微裂纹是平行于断口面的，微裂纹易扩展并诱发早期疲劳失效；微裂纹的产生应属磷化工艺过程中酸洗不佳所引起，过酸洗引起表面微缺陷如微裂纹产生，且可能存在表面氢含量较高会导致氢脆产生之风险;从金相图片发现螺纹是在热处理后成型的，有较厚的金属变形现象，亦会影响疲劳强度的降低。螺栓基体正常，说明热处理基本正常。结论两根失效零件的失效部位类似均离顶端相同距离，可见两失效零件受力状况类同:属低周高应力弯曲疲劳失效，断裂源处在螺纹齿根部即应力集中处;螺纹处材料表面存在攻丝后表面粗糙度高，磷化工艺过程中酸洗不佳引起的局部浅层微裂纹以及热处理后攻丝产生的螺纹处金属变形应力集中、织构取向明显;综合上述分析可知，失效零件主要是由于螺纹表面状态不佳引起疲劳强度降低，从而导致早期低周高应力弯曲疲劳失效;建议在重新对