断口分析

故障件的断口分析

在形形色色的故障分析过程中,人们常会瞧到一些损坏零件的断口,但就是人们缺乏“读懂”它的经验,不能从它的断口处判断其损坏的真正原因而贻误了战机。这里结合整改过程中的一些实例作些介绍,希望能对您有所帮助！

对于汽车常用碳素钢与合金钢而言,其常见断口有:

1.韧性(塑性)断口:发生明显塑性变形的断裂统称为塑性断裂。断口形貌为韧性(塑性)断口,断口呈暗灰色没有金属光泽瞧不到颗粒状形貌,断口上有相当大的延伸边缘。

2.疲劳弯曲断口:

2-1 在抗拉极限范围内的疲劳弯曲断口:出现典型的疲劳裂纹源区、裂纹扩展区与瞬时断裂区特征(下面将详

述)。

2-2 超过抗拉极限范围内的弯曲断口:不具有典型的疲劳断口特征,属于不正常的弯曲断裂。其断口特征:沿弯

曲方向上下呈灰褐色无金属光泽的断层;而内层呈银

灰色白亮条状新断口(见图1)。

图1

3.典型的金属疲劳断口

典型的疲劳断口定会出现疲劳裂纹源区、裂纹扩展区与瞬时断裂区三个特征。断口具有典型的“贝壳状”或称“海滩状”。

3-1 疲劳裂纹源区:就是疲劳裂纹萌生的策源地,它处于机件的表面,形状呈平坦、白亮光滑的半圆或椭圆形,这就是因为疲劳裂纹的扩展过程速度缓慢,裂纹经反复挤压摩擦而形成的。它所占有的面积较其她两个区要小很多。疲劳裂纹大多就是因受交变载荷的机件表面有缺陷;譬如裂纹、脱碳、硬伤痕、焊点等缺陷形成应力集中而引起的。疲劳裂纹点在同一个机件上可能有多处,换句话说可能有多处疲劳裂纹源区,这需要我们去仔细解读疲劳断口。

3-2 疲劳裂纹扩展区:就是形成疲劳裂纹后慢速扩展的区域。它就是判断疲劳断裂的最重要的特征区。它以疲劳源区为中心,与裂纹扩展方向垂直呈半圆形或扇形的弧线,也称疲劳弧线呈“贝纹状”。疲劳

弧线就是因机器运转时的负载变化、反复启动与停

止而留下的塑性变形痕迹线。金属材料的塑性好、

工作温度高及有腐蚀介质存在时则弧线清晰。

3-3 瞬时断裂区:由于疲劳裂纹不断扩展使机件的有效断面减小,因此应力不断增加直至截面应力达到材

料许用应力时,瞬时断裂便发生了。材料塑性大时,

断口呈暗灰色纤维状;脆性材料的断口呈结晶状。小结:

要点:

疲劳宏观断口的特征

断口拥有三个形貌不同的区域:疲劳源、疲劳区、瞬断区。随材质、应力状态的不同,三个区的大小与位置不同。

1、疲劳裂纹源区

裂纹的萌生地;裂纹处在亚稳扩展过程中。

由于应力交变,断面摩擦而光亮。

加工硬化。

随应力状态及应力大小的不同,可有一个或几个疲劳源。2、疲劳裂纹扩展区(贝纹区)

断面比较光滑,并分布有贝纹线。

循环应力低,材料韧性好,疲劳区大,贝纹线细、明显。

有时在疲劳区的后部,还可瞧到沿扩展方向的疲劳台阶(高应力作用)。