失效分析篇--裂纹源查找

aaron01 · 发表于 2014-6-17 09:14:17

本帖最后由 aaron01 于 2014-6-17 09:52 编辑

很多开裂失效分析案例里，寻找裂纹源是最重要的一个步骤，大家不妨就如何寻找裂纹源这个话题，进行一下讨论。

aaron01 · 发表于 2014-6-17 11:09:43

宏观断口分析，裂纹源主要是看断口的形貌，放射状花纹的指向位置，说起来很抽象，还是举例吧。
吴老师的作品，一件早期失效的H13模具，裂成了6块：

aaron01 · 发表于 2014-6-17 11:22:59

本帖最后由 aaron01 于 2014-6-17 11:27 编辑

6张图片清清楚楚地展示了开裂的源头，内孔在底平面部位居然没有设计倒角，锐角造成使用过程中这个位置应力集中，成为裂纹源。硬度不用检，金相也不用看了，单单宏观分析，问题就水落石出了。

afzxinlei · 发表于 2014-6-17 12:47:51

赞一个！学习了

aaron01 · 发表于 2014-6-17 13:56:33

还是拿老师的作品，来说明一下，在做宏观分析时的光线运用技巧。
螺栓断裂，在断面上，先用顶光观察，感觉比较模糊：
顶光.jpg

用侧光观察：

放大后：

aaron01 · 发表于 2014-6-17 13:59:22

最后一张照片圆圈圈出的地方是裂纹源，光与影的运用，很巧妙。
只需要一个小手电筒，就可以让你的照片拍出完全不同的效果！

稻草人 · 发表于 2014-6-17 14:38:20

失效分析那会儿动不动就迷糊，没学好，版主能否再给点知识{:soso_e113:}

aaron01 · 发表于 2014-6-17 16:14:50

裂纹源判断方法1，T型法：
T型法.jpg

如果在一个零件上出现如图所示两条相交的裂纹形成T字型，通常情况下，横穿裂纹A是首先开裂的裂纹，A为主裂纹，B为二次裂纹，a或者b是裂纹源，裂纹源区域的裂纹较宽较深。

aaron01 · 发表于 2014-6-17 16:23:23

方法2，分叉法：

零件断裂过程中，通常情况下裂纹分叉的方向就是裂纹扩展方向，其反方向指向裂纹源。
裂纹源在主裂纹上，一般主裂纹宽而长。

aaron01 · 发表于 2014-6-17 16:33:46

方法3，变形法
延性断裂的零件在断裂过程中发生变形后碎成几块，将碎片拼合后变形量大的部位是主裂纹，裂纹源在主裂纹形成的断口上。
如下图，A为主裂纹，B、C为二次裂纹。
变形法.jpg

aaron01 · 发表于 2014-6-17 16:38:49

方法4，
由环境因素而引起的零件断裂，例如应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳、蠕变等由于断口氧化和腐蚀产生氧化膜和腐蚀层，裂纹源位于腐蚀或氧化最严重的表面或次表面。
原因是裂纹源开裂时间长，受环境影响最严重。

aaron01 · 发表于 2014-6-17 16:46:09

方法5；
将断裂的两部分拼合，缝隙大的部位为裂纹源，如下图：
缝隙大小.jpg

aaron01 · 发表于 2014-6-17 16:51:05

方法6，
如断面上有放射状条纹，则条纹收敛处为裂纹源，如下图：
放射条纹法.jpg

本帖开头两个例子都是用的这种方法。

aaron01 · 发表于 2014-6-17 17:10:43

方法7；
若断口上有疲劳弧线，裂纹源位于疲劳弧线收敛处平滑区。

疲劳断口.jpg

aaron01 · 发表于 2014-6-17 17:14:48

方法8，
若断口上有人字纹，无应力集中时，人字纹尖端指向裂纹源。有应力集中时，人字纹尖端逆指向裂纹源。
人字纹.jpg

aaron01 · 发表于 2014-6-17 17:16:56

方法9，
如断口上有粗糙的纤维状区域，裂纹源一般位于纤维区中央。

aaron01 · 发表于 2014-6-17 17:20:31

以上方法可同时采用几种，在实际运用中切忌生搬硬套，牢记具体问题要具体分析。

aaron01 · 发表于 2014-6-19 15:30:01

应用举例，留2题复习题吧。
第一题，一60Si2MnA弹条，在做疲劳寿命试验的时候，260万次时断裂，断口如下图，请分析裂纹源，做断口分析。
弹簧断口.jpg

aaron01 · 发表于 2014-6-19 15:32:19

第二题：
一直径580，长3米多的圆轴，45钢“调质”处理后，使用了一个月出现如下图的断裂，请分析裂源：
45钢侧辊.jpg

ztt · 发表于 2014-6-20 21:50:26

什么时候公布答案。。。

腊月寒沫 · 发表于 2014-6-22 01:18:27

1、该查查表面质量
2、是否是材料有问题

小小胖 · 发表于 2014-6-22 15:04:04

本帖最后由小小胖于 2014-6-22 15:06 编辑

C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\大重开裂照片
请教一下图纸中产品开裂的原因。

aaron01 · 发表于 2014-6-25 10:15:58

小小胖发表于 2014-6-22 15:04
请教一下图纸中产品开裂的原因。

看看下图：

吉祥如意 · 发表于 2014-6-25 10:48:30

小小胖发表于 2014-6-22 15:04
请教一下图纸中产品开裂的原因。

基本情况请介绍介绍。

小小胖 · 发表于 2014-6-25 13:29:22

吉祥如意发表于 2014-6-25 10:48
基本情况请介绍介绍。

该产品,是42CrMo调质件，是840℃淬的是6.5%左右的PAG水剂，一炉共29件，仅此一件出现脱裂现象，麻烦各位高工帮忙分析分析。

aaron01 · 发表于 2014-6-25 14:21:42

小小胖发表于 2014-6-25 13:29
该产品,是42CrMo调质件，是840℃淬的是6.5%左右的PAG水剂，一炉共29件，仅此一件出现脱裂现象，麻烦各位 ...

从宏观断口来看，是脆性断裂。
多个裂纹源造成的开裂。
我不清楚，这个裂源为什么会组成那么规则的一个弧度，原来开裂前这里是什么形状的，有这样的R吗？

小小胖 · 发表于 2014-6-25 14:43:22

aaron01 发表于 2014-6-25 14:21
从宏观断口来看，是脆性断裂。
多个裂纹源造成的开裂。
我不清楚，这个裂源为什么会组成那么规则的一个弧 ...

开裂前是圆柱形的，这样的开裂我们也是第一次碰到

cnszgong · 发表于 2014-6-25 15:47:16

小小胖发表于 2014-6-25 14:43
开裂前是圆柱形的，这样的开裂我们也是第一次碰到

是不是在零件搬运的过程中发生了撞击？

吉祥如意 · 发表于 2014-6-25 16:01:43

小小胖发表于 2014-6-25 13:29
该产品,是42CrMo调质件，是840℃淬的是6.5%左右的PAG水剂，一炉共29件，仅此一件出现脱裂现象，麻烦各位 ...

是锻造件？

qibao9891 · 发表于 2014-6-25 18:52:06

小小胖发表于 2014-6-25 13:29
该产品,是42CrMo调质件，是840℃淬的是6.5%左右的PAG水剂，一炉共29件，仅此一件出现脱裂现象，麻烦各位 ...

既然已经分析出是脱裂来了，为什么不说说自己的想法。
我们大家也跟着学习下。

小小胖 · 发表于 2014-6-25 20:23:29

cnszgong 发表于 2014-6-25 15:47
是不是在零件搬运的过程中发生了撞击？

不是碰撞造成的

小小胖 · 发表于 2014-6-25 20:24:01

吉祥如意发表于 2014-6-25 16:01
是锻造件？

是锻造件

小小胖 · 发表于 2014-6-25 20:39:07

本帖最后由小小胖于 2014-6-26 12:50 编辑

qibao9891 发表于 2014-6-25 18:52
既然已经分析出是脱裂来了，为什么不说说自己的想法。
我们大家也跟着学习下。 ...

我个人觉得是轴端面肩部是裂纹源（如图中画圈部分），由于轴肩部位产生缓冷效应导致组织差异从而引起的脱裂。请各位高工指点一下我的观点是否有错。

腊月寒沫 · 发表于 2014-6-29 19:49:04

小小胖发表于 2014-6-25 20:39
我个人觉得是轴端面肩部是裂纹源（如图中画圈部分），由于轴肩部位产生缓冷效应导致组织差异从而引起的脱 ...

比较认同。倒角太小了，容易应力集中

qibao9891 · 发表于 2014-6-29 21:37:10

腊月寒沫发表于 2014-6-29 19:49
比较认同。倒角太小了，容易应力集中

如果是脱裂，一般来说，和应力集中无关。

qibao9891 · 发表于 2014-6-29 21:50:56

小小胖发表于 2014-6-25 20:39
我个人觉得是轴端面肩部是裂纹源（如图中画圈部分），由于轴肩部位产生缓冷效应导致组织差异从而引起的脱 ...

建议参考一下5楼艾伦的帖子。在拍摄时注意光影的运用。可能效果会更好一些。

另外，我建议在上传照片的时候，尽量详细的附上自己的说明、判断。不要一张照片先让大家猜半天。
jpg的图片的特点，是不用下载完就可以看，但是信息会缺失很多，而接收者却认为图片天生就是这样子的。而且各个接收者的条件不一，从手机屏的缩略图，到几百吋的大投影的可能都有，显示的纵横比例也不同。拍的是一根针，看者当成一棵树。信息传递受到干扰。
而且不临现场，一些直觉的感受没有。
这样就会浪费掉很多人的很多的时间和资源。

愚见。

吉祥如意 · 发表于 2014-6-30 10:58:05

这个案例要解剖综合分析。

在希望的田野上 · 发表于 2014-7-13 06:11:08

小小胖发表于 2014-6-25 20:39
我个人觉得是轴端面肩部是裂纹源（如图中画圈部分），由于轴肩部位产生缓冷效应导致组织差异从而引起的脱 ...

发张零件的整体形貌照片，台阶处局部形貌。
证据很重要

落水残阳 · 发表于 2015-2-15 13:10:05

小小胖发表于 2014-6-25 20:39
我个人觉得是轴端面肩部是裂纹源（如图中画圈部分），由于轴肩部位产生缓冷效应导致组织差异从而引起的脱 ...

你应该把脱裂的部分一起拍一下。以确诊端面是否有碰撞。
裂纹源在你画的这个圈里，但可以根据发射线在缩小范围。缩小后，裂纹源应该是在倒角处。裂纹源应为一条短线。
从断口颜色看，似乎是同时的新断口，没有老伤，不是锻造引起。
因此，整个看下来，这个缺口应该是碰撞产生。倒角偏小是辅因。

戀`_祢`·.呗 · 发表于 2015-10-25 19:34:49

aaron01 发表于 2014-6-17 13:59
最后一张照片圆圈圈出的地方是裂纹源，光与影的运用，很巧妙。
只需要一个小手电筒，就可以让你的照片拍出 ...

学习者！学习中！

simida · 发表于 2015-10-25 22:22:32

aaron01 发表于 2014-6-17 11:22
6张图片清清楚楚地展示了开裂的源头，内孔在底平面部位居然没有设计倒角，锐角造成使用过程中这个位置应力 ...

A 大，请问，倒角是啥？锐角是啥？

simida · 发表于 2015-10-25 22:33:57

aaron01 发表于 2014-6-17 17:10
方法7；
若断口上有疲劳弧线，裂纹源位于疲劳弧线收敛处平滑区。

艾大，第７方法找不到疲劳源。可否画圈指示？

zhaozhhihua · 发表于 2015-10-27 14:35:33

aaron01 发表于 2014-6-17 16:33
方法3，变形法
延性断裂的零件在断裂过程中发生变形后碎成几块，将碎片拼合后变形量大的部位是主裂纹，裂纹 ...

这个资料不错哦，敢问是那本参考书。
分享一下，共同学习！

Francois · 发表于 2015-10-28 16:30:49

aaron01 发表于 2014-6-17 17:14
方法8，
若断口上有人字纹，无应力集中时，人字纹尖端指向裂纹源。有应力集中时，人字纹尖端逆指向裂纹源。 ...

Aaron01, 方法8 不是很懂，能否用例子来说明下？谢谢！

LeoMet · 发表于 2015-11-18 05:48:11

本帖最后由 LeoMet 于 2015-11-19 06:06 编辑

大家討論看看......a case for discussion
鋼材: SAE 9254; 硬度:HRC 48~49, 客戶給的數據
硬度我打了三點都是 HRC 50

LeoMet · 发表于 2015-11-18 05:53:59

本帖最后由 LeoMet 于 2015-11-18 05:56 编辑

驟裂面 SEM 照片................................

落水残阳 · 发表于 2015-11-18 10:14:46

本帖最后由落水残阳于 2015-11-18 10:16 编辑

LeoMet 发表于 2015-11-18 05:48
大家討論看看......a case for discussion
鋼材: SAE 9254; 硬度:HRC 48~49

吴老师
这个断口并不只有一个面，可以看到还有一个半圆形的平面，半圆的直径基本位于杆的表面母线。
1）扭转受力时表面受应力最大，愈往心部愈小
2）零件服役2年，行程50000km，应当属于高周疲劳，所以借助电镜时应当能看到疲劳痕迹
3）从右上的图上看，半圆面上黑色斑点疑为锈蚀，应当早于其它部位
4）半圆面较平整，比较符合高周疲劳的前期缓慢扩展条件，而其它部位撕裂痕迹明显，应当是瞬断造成
以上几点，残阳猜测裂纹源应当在半圆面的直径某个部位。最有可能的是左端杆件直径过渡的部位。

LeoMet · 发表于 2015-11-18 16:56:05

本帖最后由 LeoMet 于 2015-11-18 17:00 编辑

起裂點→起裂面→疲勞裂面(hemisphere)→final rupture

cnszgong · 发表于 2015-11-18 22:28:07

LeoMet 发表于 2015-11-18 05:53
驟裂面 SEM 照片................................

鋼材: SAE 9254; 硬度:HRC 48~49------》这材料是有回火脆性的。

LeoMet · 发表于 2015-11-19 06:02:34

本帖最后由 LeoMet 于 2015-11-19 06:18 编辑

Microstructure..............
Note the Ferrite that lineate.

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