S32760重型螺母失效分析-仅中文.docx

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1、1 .概述32 .断口与能谱分析33 .金相检查74 .机械性能试验95 .化学成分分析96 .外观检查97 .综合分析108 .结论111 .概述委托方提供断裂成型六角螺母I件，送检试样外观见图1（八）,可见3处贯穿裂纹(三个断面)，为便于区分分别标记为1#、2#、3#。断口相貌见图1(b),断面平齐，断口未见宏观塑性变形特征。送检断裂外六角螺母规格为I”-8UNC,材料为S32760,制造工艺为：下料一固溶一冲孔一机和工一固溶一攻牙一姬尤，在第一次扭矩加载到要求值的30%时发生断裂，失效概率为05%1.委托方要求对送检断裂重型六角螺母进行失效分析。（八）外观整体情况(b)断口情况图1送检试

2、样外观形理2 .断口与能谱分析2.1 断口宏观图2所示为送检断裂螺母的断口宏观形貌.可见3处陆口形貌非常相似，断口平齐且附近无明显塑性变形，断而仃轻微磨损痕迹.宏观可见明显的深色区和浅色区，从断口颜色深浅判断，深色区应是先发生开裂的地方。各断面的深色区占比各不相同，其中1#断面的深色区占比最大，应是首先发生起裂的面。S1.送检试样3处断口宏观形装2.2 断口微观试样1#断口宏观形貌见图2,断口较为平齐，断口宏观可见深色区和浅色区，深、浅色区均可见放射线特征，其中深色区放射线收敛于边缘，浅色区放射线收敛于虚线处，裂纹扩展方向大致如图中箭头所示。将断口分为A、B.C,D、E等五个区域进行分析，断口

3、以解理+准解理+沿晶形貌特征为主.图2I#新口蔓体宏观形破对深、浅色区域进行能谱分析，结果如图3所示，可见两区域成分以C、0、Fe,Cr为主，深色区C、0含盘明显高于浅色区，府是该处先开裂后受到外界污染所致.图4为A区微观形貌，该区域可见较多温盖物，隐约可见解理+准解理形貌特征。图4即口A区微观形靛元舂含（随It分效,）位.CCrFeO2SiA1.Mo说色区28.3!.0043.85U.436.690.900.50434浅色区10.4924.5452.0523S4.7S0.550.215.03图3断口深、浅色区域能谱分析结果图5为B区微观形貌,可见解理+准解理+沿晶形貌特征。图5KB图6为C区

4、微观形貌,可见解理+准解理+沿晶形貌特征。图6断口C区微观形图7为D区微观形貌，可见解理+准解理+沿品形貌特征。图7断口D区微观形较图8为E区微观形貌，可见解理+准解理+沿晶形貌特征。图8断口E区微观形藐3 .金相检查3.1 断口金相取试样经镶样、磨样、抛光后观察断口翻面金相显微形貌，结果如图9所示，在抛光态H析口未见夹杂、气孔等缺陷；电解腐蚀后也未见异常情况。图9断口面形貌图IO为基体显微组织，为奥氏体+铁素体，组织正常，未见明显的有害相.图IO失效试徉苓体显第曲炯（电解）3 .2螺纹金相截取螺纹纵磁面经电解腐蚀后进行金相检查，螺纨显微形貌见图II,螺纹表面未见折登等缺陷。图11失效忒样做:

5、电解腐蚀后形藐3.3基体非金属夹杂物基体非金属夹杂物形貌见图12,根据“GB,T1.O561-2005”判定，非金属夹杂物符合D类球状氧化物（细系）I级。100Pm图12失效试徉基体非金J1.夹杂物供观序装4 .机械性能试验据ASTMEI8对螺母测定硬度，测试结果见表I,结果表明螺母的平均硬度为36HRC.高T产品技术要求（35）.表4硬度检窝结果三ftHKC平均硬度/HRC完好螺母3G36/3736产品技术要求Z355 .化学成分分析对失效试样采用直读光谱仪进行化学成分分析，结果见表2,可见所测的失效试样的材质均符合ASTMA959-20I6中关于S32760的要求。表2化学成分分析结果/（

6、质=分数/%）样品元素含CMnPSSiCrNiMoNCu失效试样0.0120.660.0260.0050.625.46.353.310.290.75S3276O0.0301.000.0300.0101.0024.0-26.06.08.03.07.00.2-030.50-1.006 .外观检查螺母外表面和螺纹两储情况如图13所示，可见：扳拧面相比于安装面，存在明显的加工痕迹：螺纹才i侧相比于左（W,表面连续性欠佳：起裂边均位于表面连续性较好的一侧加工痕迹a三2i,J左侧右侧图B失效试样表面情况7 .综合分析送检失效重型六角螺母显微组织、非金属夹杂物正常，螺纹表面未见折会等缺陷，螺母化学成分符合标

7、准规定。对送检重型六珀螺母断口进行观察与分析：螺母三处断口均较为平齐，未见宏观塑性变形特征，断面可见深色区和浅色区，深、浅色区均可见放射线特征，对深、浅色区域进行能谱分析显示，深色区C、O含量明显高于浅色区，应是该处先开裂后经污染所致：微观上看,断口以解理+准解理+沿晶形貌为主。结合上述断口形貌特征以及在扭矩加载到耍求值的30%时发生断裂的情况，可以判断送检螺母的失效模式应为原始开裂导致的过我断裂。对失效试样的硬度试验显示，螺母硬度超过上限值，硬度提高虽能提升材料强度，但也将增加材料的脆性.对断面进行金相检查，其表面未见氧化情况，因此开裂应发生在固溶热处理之后。通常来说热处理过程中内应力引起的开裂，应在容易引起应力集中的地方起裂，对螺母外观检查发现，起裂均位于表面连续性较好的恻，应是受到外力作用导致表面连续性较好的区域应力状态明显恶化。综合上诉情况推断：可能部分螺母在固溶处理后未得到妥善处理，内应力依然较大，加之材料硬度偏高，在攻牙阶段，与较大外力共同作用卜.，形成开裂，内应力得到释放后，开裂停止：开裂使得螺母有效应力面积减小，所以螺母将在低r设计强度的外力下发生断裂.8 .结论（1）送检断裂螺母的失效性质为前期开裂后引起的过我断裂：（2）开裂可能发生在攻牙阶段，与固溶后内应力过大、材料哽度偏而等有关。注1）：该信息由委托方提供，本实验室不倒世其JX实性般证。以下空白