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断口分析,各位吃瓜群众看过来。

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发表于 2016-8-17 21:03:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
断口1.
螺栓300N.M 扭矩,拧紧时不排除受额外的弯矩 材料未知,等级未知,尺寸未知,

断口2 内四角 万向节套筒,用了拧紧上面的螺栓的,打螺栓时不排除受额外的弯矩,材料未知,尺寸未知


各位吃瓜群众,谈谈自己的看法呗。

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发表于 2016-8-18 11:56:20 | 显示全部楼层
哈哈,大家看这类东西,其实就是讲究个系统性,当然,如果你是从铁水一直玩过来的,自然就懂,也不必说了,要说的是‘后天学成’的家伙,就要讲究个逻辑性,

1,材料的缺陷,一部分是冶炼带来的,一部分是后天加工带来的,这个有区别,

冶炼带来的,有铝,硫,磷,钠,钾等等问题,还有材料偏析,气体含量等等问题,比如氧含量,不太影响静载荷,但影响疲劳寿命,特别是在抗压反复疲劳的作用面,而氢有脆性问题,特别是Cr系,影响比较大,

冶炼以后的加工环节,比如热处理脱碳,就是缺陷,很容易导致断裂,

2,看断裂,一定要一个清楚的图,能看细节,比如螺栓,一个‘完美螺栓’无冲击拉断的,一定有‘断口收缩’,就是大小问题,都有,哪怕很硬的材料,即使很硬,看上去‘没有塑性’,也会有收缩的,一点都没有了,这个材料‘本底’就有问题了,你不拉伸,也会断,

发展型断裂,一定有个‘根源’,先找根源,哪里先开始断的,怎么发展的,这些都有痕迹,即使最终那个断面,是‘一次冲击断’,还是多次冲击断,也有痕迹的,

大载荷,突然冲击性拉断,就是在原有‘裂痕’的基础上,突然施加大的冲击能量,在原裂痕处先扩展,弯曲,撕裂,这种突然性撕裂,许多是没有‘收缩’的,因为是撕开的,撕裂与拉断,本质说,不是一个东西,

当复合‘剪切’的时候,是留有‘剪切痕迹’的,当没有剪切痕迹的,就是没有剪切‘亮带’的时候,就是突然拉撕,

而非冲击的大拉力拉断,是有‘断裂时间’的,假如原始裂纹小,是不足以突然断裂的,在非原始裂纹区,依然会有‘断面收缩’的,

当然,想详细玩这些,最好还是把全流程玩一遍,这样,就完全明白了,  

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rusher1221 + 3 赞一个!
不懂的太多xx + 3
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无知 + 3 虽然我没有多少分,表达感谢
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海天一色 + 20
zerowing + 50 手机上,加分表达感谢了。

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发表于 2016-8-17 21:07:12 | 显示全部楼层
国产的还是进口的?不懂啊,占楼看结论
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发表于 2016-8-17 21:44:11 | 显示全部楼层
这张就清楚多了。螺纹根部有原始裂纹,扩张断裂。螺栓整体呈脆性。

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第三张图因为看不很清楚断面,但有一点,属于内部先断裂,导致‘外层坍塌’,明显的就是‘劈裂痕迹’,内部强度低,首先断裂,逐层断裂,  发表于 2016-8-18 16:32
等我到目的地后吧。刚过安检准备登机了。大侠先睡  发表于 2016-8-17 23:09
哈哈,零侠,说你的见解啊,第三张图。越详细越好  发表于 2016-8-17 21:50

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发表于 2016-8-17 23:32:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 苍狼大地 于 2016-8-17 23:35 编辑

从第一张断口图片,我认为是六点钟方向表面下存在的较大的夹杂物。在扭转过程中,此处应力又最大,因此成为裂纹源,外力作用下发生脆断。至于是否存在根部裂纹或者加工缺陷,没法判断。
所以我认为是原始冶金缺陷带来的材料不良引起失效,材料存在明显的疏松,压缩比不够,夹杂控制不良。
菜鸟的一点看法。坐等八爷讲解。

对于群里谈到的可能氢脆引起的脆断,因为不知道表面处理工艺,暂时不谈。且一批里面只出现一个,氢脆的可能性不大,较大可能还是材料缺陷。
另外读了美国一个搞螺栓很多年的人写的关于氢脆的说法,有点迷糊,有懂的说道说道,非常感谢。
氢脆有以下五个特性,必须五条全满足,才能是氢脆。否则,很可能就不是氢脆。
1、失效必须为延迟断裂,通常在拧紧后1~24小时断裂。如果在装配过程中断裂,肯定不是氢脆引起。如果在拧紧后一周或更长时间断裂,通常为应力腐蚀开裂而不是氢脆(通过失效模式和金相分析可分析出来)。SCC通常在装配后24~48Hr或更长时间后断裂。
2、螺栓必须淬火硬化至硬度>37HRC。未淬火螺栓不会氢脆,硬度≤36HRC也不会氢脆。硬度越高越容易发生氢脆。因此当使用公制12.9级以上的螺栓和弹簧垫片且硬度较高时,要注意可能存在的氢脆失效。
3. 零件必须经过电镀。主要是因为电镀过程的酸洗会引入氢。
4. 断裂的形貌必须为晶间断裂,脆断断口形貌。存在韧窝等韧性断裂形貌,不是氢脆。
5. 氢脆的失效位置主要有两个:要么在螺栓头部和螺杆连接过渡处,要么在与螺母配合的首牙处。如果不是在这两个位置,则很可能不是氢脆。因为氢脆失效通常发生在应力集中最严重的部位。当螺栓拧紧时处于笔直状态,失效多发生在螺栓头部和螺杆过渡处;如果不直或者应用过程中存在弯曲载荷,则失效多发生在于螺母配合的首牙处。

我疑惑的是要求以上五条全部满足,是这样吗?氢脆的案例没有接触过,不知是不是这么回事。

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发表于 2016-8-18 09:06:37 | 显示全部楼层
苍狼大地 发表于 2016-8-17 23:32
从第一张断口图片,我认为是六点钟方向表面下存在的较大的夹杂物。在扭转过程中,此处应力又最大,因此成为 ...

6点位置是断裂源这点没错。从6点位置亮区观察,沿亮纹找圆心位置可得到边沿处交点,以此判定存在螺纹根部有原始裂纹。图中6点位置黑色类似韧窝的部分不好确定是否是夹渣。就跟第二张图上两黑点一样,也可能只是光线问题。因为图2中这点也几乎看不到。图1中暗色区的麻点状态,应该也算不上是材质疏松。但可以判定为呈整体脆性。可能是淬硬组织。

关于氢脆。后面几条很赞同。除去镀锌外,热处理过程也可能产生氢脆环境。另外就是延迟断裂的问题。这点上,有资料提及,氢脆断裂只发生在稳定加载缓慢过程中。但并不非一定要保持载荷一个时间。根据某打压试验中螺栓断裂情况看,属于打压过程中断裂,也可以作为一方证明。以此来看,对于螺栓预紧。也并非快速加载的过程。特别是配合图三中的断裂,可以推测加载前期中期螺栓稳定。后期小转角加载中万向节断裂,之后螺栓断裂。因此,满足缓慢加载的条件。至于是否需要1个小时,应该是基于不同的试验条件和评测体系。不过,当有图1后,应可排除氢脆的可能。
关于图三的断裂。还望楼主发一个断口图。
以上个人观点。期待结果
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发表于 2016-8-18 09:14:04 | 显示全部楼层
占座,有时间仔细看下。
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发表于 2016-8-18 09:31:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 苍狼大地 于 2016-8-18 09:33 编辑
zerowing 发表于 2016-8-18 09:06
6点位置是断裂源这点没错。从6点位置亮区观察,沿亮纹找圆心位置可得到边沿处交点,以此判定存在螺纹根部 ...

因为断口不清晰,只能猜测。
螺纹根部有加工刀痕等原始裂纹,形成裂纹源,这是一种可能性。另一种可能性就是夹杂,由于夹杂物靠近螺纹根部,形成裂纹源,而螺纹的翘曲变形是因为在扭转载荷的作用下形成的。
还是不懂怎么看瞬断区,根据瞬断区的大小可以判断是不是因为过载引起的断裂,坐等学习。

另,技术群群号541189352.

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这个群显示“不允许任何人加入”啊  发表于 2016-8-18 14:16
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发表于 2016-8-18 11:29:36 | 显示全部楼层
第一个是8.8 级或以上的,材料是45钢或以上的,Cr系材料,材料或加工有缺陷,单从图片看,看不出是哪种缺陷,工作场合有振动,前期已经有裂纹,是在某次冲击情况下断裂的,这次冲击比较大,一次就断裂了,

后面那个图片不太完整,看不到初期断裂发展,不好直接判断,有更详细资料才能说,

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八爷,专业,我得先补断裂的基础知识,才能看懂八爷要表达的意思,不知道八爷有没有经典书籍推荐没有?  发表于 2016-8-19 10:52
因为图上看,你还没有达到那种‘超高强’材料的断裂痕迹,就是那种‘波浪断口’,但也不是‘纯剪切断口’,依然还是以‘拉伸为主的断口’  发表于 2016-8-18 12:55
因为无法完全看清‘原始断裂痕迹’,当明确说,是有的,假如没有原始裂口,你强力拧紧过程,断面的断裂点,有‘收缩痕迹’,你图不明显  发表于 2016-8-18 12:50
你加角度过程一定是冲击过程,这个,很清楚,就是突然断了,另外,你这个螺栓一定是以前‘用过’,就是曾经‘拧过’,不是‘初次拧紧’的  发表于 2016-8-18 12:48
八爷,您好,这个螺栓是在拧紧达到力矩后加角度的时候断的。加角度的过程中不是一次性加完,而是加一个角度停下来,然后立马再加一个角度。  发表于 2016-8-18 12:45
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发表于 2016-8-18 13:09:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 苍狼大地 于 2016-8-18 15:41 编辑
2266998 发表于 2016-8-18 11:56
哈哈,大家看这类东西,其实就是讲究个系统性,当然,如果你是从铁水一直玩过来的,自然就懂,也不必说了, ...

满满的都是干货,哈哈,谢谢八爷。回头多看看失效案例,结合案例体会,距离全流程玩还很远。

歪个楼,继续打破砂锅问到底,哈哈。
关于氧含量,影响疲劳寿命主要就是因为形成氧化物夹杂?有些高疲劳寿命要求的轴承和弹簧会要求控制氧含量和夹杂物,比如资料上就说SKF弹簧钢要求氧含量<15PPM,D类夹杂少于B类夹杂(不知道现在是个什么水平了)。
但是我读DIN EN 10270-2 油淬火回火钢丝弹簧钢丝材料标准,标准中化学成分要求并没有控制氧含量,对可能形成严重影响疲劳寿命的Al2O3, TiN夹杂的Al, Ti都不规定。在静载应用和高疲劳应用场合,成分的显著区别是对铜含量的要求,静载铜含量<0.12%,高疲劳应用<0.06%。请教八爷,铜对疲劳性能会产生什么影响?

看螺栓的相关材料要求也是,在腚标也没有对铝进行要求。不知道对于成分的更细致的要求,是不是由弹簧厂家/螺栓厂家/轴承厂家与钢厂再进一步规定,由企业内部标准控制,而腚标、国标只是很粗略的要求。我们400W次的弹簧,图纸上对弹簧材料的要求主要就是材料按照标准来,然后提疲劳寿命要求,没有对氧含量和夹杂物做进一步细化要求,不知道八爷这个具体的材料控制是怎么操作的。



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八爷说的铝盐小球状影响小,是不是就类似于球墨铸铁里面石墨的状态?这些东西如果成片就造成内部的应力集中,形成疲劳源,是这样吗?多谢!  发表于 2016-9-5 08:44
嗯,是了,本身就是氧化物,脑袋秀逗了,哈哈。。。这块还在远远的门外,还是得多读,哈哈,谢八爷。。。  发表于 2016-8-18 16:30
你提到的‘氧化物’,就包含铝盐,并且是主要危害物,而钙类,在精炼过程基本都处理掉了,硫化物在炼钢阶段就控制了,而铝是脱氧剂,  发表于 2016-8-18 16:25
我是看宝钢做螺栓的线材,对氧化物,硫化物和TiN夹杂都有要求,但是对Al2O3没有要求,以前八爷也说过要严格控铝,所以问一下。后面还是要自己补  发表于 2016-8-18 16:18
铜熔点低的影响,读粉末冶金Fe-Cu-C的时候提到过,先熔可以提高强度,读的时候还给串起来了。不过没有想到它对高温疲劳影响这么大,还要继续读  发表于 2016-8-18 16:15
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