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性能前所未有！開發(fā)新型高強、高韌、超高剛度鋁基復合材料(南京理工+山大+香港城大)2023年09月07日董φ鋼管廠¹³³³???³???鋼鐵知識百度已收錄№11076導讀：本文報告了一種液固反應方法，該方法結合了擇優(yōu)顆粒取向來制造具有超高楊氏模量（105gpa）、高拉伸強度（495mpa）和一定延展性（6.2%）的異質結構al3bc/6061復合材料。al3bc納米片晶的擇優(yōu)取向有助于超高的剛度，并且al基體的異質晶粒結構有助于異質形變誘導應力的產生和額外的應變硬化，從而產生高強度和良好的延展性。這些結果為改善金屬基復合材料的機械性能帶來了巨大的潛力。具有高強度，延展性和高剛性的輕質鋁合
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口，發(fā)現(xiàn)1#樣品有兩處裂紋源，其中一處為球狀夾雜物，夾雜物直徑約74μm，另一處裂紋源為一凹坑，凹坑直徑約86μm，凹坑內有殘留的夾雜物，裂紋源處斷口為準解理斷口，擴展區(qū)斷口為韌窩斷口，瞬斷區(qū)斷口為韌窩斷口，形貌如圖5；2#樣品裂紋源處為一凹坑，凹坑最大寬度約314μm，凹坑內殘留少量夾雜物，裂紋源處斷口為準解理斷口，擴展區(qū)斷口為韌窩斷口，瞬斷區(qū)斷口為韌窩斷口，形貌如圖6。三處夾雜物成分詳見能譜報告。38小結：夾雜物為導致壓彎性能不合格主要因素，呈單顆粒圓形，屬于ds類，尺寸比較大，冶煉過程可能存在下渣。從夾雜物元素看，可能有cao·al2o3混合物、mgo、硫化物，屬于煉鋼較常見類型。需控制精
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壞，軸向可見明顯塑性變形。（2）化學成分分析對斷裂連接銷取樣，采用直讀光譜儀對其進行化學成分分析，結果見附表。從上表檢測結果可以看出，斷裂連接銷化學成分符合要求。（3）金相組織觀察將斷裂連接銷徑向切開，經過鑲嵌、磨拋、腐蝕后，用金相顯微鏡對其進行組織觀察，斷裂連接銷表面和芯部為均勻的回火索氏體組織，見圖3、圖4。（4）斷口sem觀察采用掃描電鏡對斷裂連接銷斷面進行觀察，其形貌見圖5、圖6。試樣邊緣未被破壞位置斷口形貌見圖5，表面較為光滑且有裂紋的時沖擊試驗造成開裂的表面處理金屬層，該層一下是典型的拉伸韌窩斷口；靠近芯部斷口形貌見圖6，同樣是拉伸韌窩斷口，屬于正常斷裂形式，未見明顯的夾雜物或空洞等材
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征，其他區(qū)域均表現(xiàn)為韌窩特征，形貌如圖2所示。對類似自由面區(qū)域以及韌窩區(qū)域分別進行能譜分析，主體元素含量基本一致，均未發(fā)現(xiàn)氧元素存在，能譜分析結果見表1。圖2掃描電鏡斷口形貌表1能譜分析結果（質量分數(shù)）（%）1.3金相檢驗將斷口試樣從中間對半剖開進行金相分析，如圖3所示。觀察發(fā)現(xiàn)，右側斷口上部存在焊縫區(qū)域，下部有柱狀晶特征，左右兩側斷口上部及下部均存在一定的熱影響區(qū)，缺陷附近存在明顯焊接特征。圖3斷口剖面低倍形貌金相組織觀察結果如下：基體為魏氏組織；熱影響區(qū)為針狀α+晶間β+部分殘留的晶界α；焊縫為針狀α+晶間β+極少量殘留的晶界α，金相組織形貌如圖4所示。圖4金相組織二、分析與討論縮
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織分析,并與完好件人工斷口比對分析等,查找斷裂原因。一、分析過程及結果1.1斷口分析對斷裂件進行宏觀和微觀斷口分析,斷口形貌如圖1所示。圖1斷口宏觀形貌和微觀形貌圖1顯示了波形墊圈的斷裂特征。斷裂部位在墊圈中部,呈對半斷裂特征,斷口邊緣擦傷較為嚴重。裂紋源區(qū)位于墊圈表層,斷面較為粗糙,呈纖維狀特征。裂紋源區(qū)呈黑色疏松狀,能譜分析氧元素含量較高,擴展區(qū)與瞬斷區(qū)主要以韌窩為主。對該批未斷裂件墊圈進行人工打斷,觀察其斷口形貌,如圖2所示。斷口均為韌窩特征,韌窩呈拉長形貌,表層無黑色疏松層。圖2人工打斷斷口形貌1.2力學性能驗證對斷裂件及完好件進行硬度檢測,結果見表1。斷裂件與完好件硬度值較為接
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材料的斷口2023年02月26日董φ鋼管廠¹³³³???³???鋼鐵知識百度未收錄№326295材料的斷口一、材料的斷口（fractography）金屬材料在外力作用下，其斷口形貌與其表面的變形量有關，一般分為二大類：脆性斷裂和韌性斷裂。1.脆性斷裂（brittlefracture）脆性斷裂的斷口表面在斷裂前幾乎沒有塑性變形，外觀上是齊平式形貌，微觀上是解理形態(tài)。2.韌性斷裂（ductilefracture）韌性斷口表面有明顯的塑性變形，斷裂前有預兆，外觀上如杯錐形形貌，微觀上是韌窩形態(tài)。3.斷口分析斷口分析一般包括宏觀分析和微觀分析。（1）宏觀分析用肉眼、放大鏡
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種現(xiàn)象稱為蠕變，當蠕變變形量超過規(guī)定數(shù)值后就會失效，甚至產生蠕變斷裂。高溫松弛失效----零件在高溫下失去彈性功能而導致失效。例如蒸汽輪機的高溫緊固螺栓經長期使用發(fā)生松弛，使蒸汽輪機不能正常工作。斷裂失效----塑性斷裂塑性斷裂失效：當構件所承受的實際應力大于材料的屈服強度時，將產生塑性變形，應力進一步增大，就會產生斷裂，稱為塑性斷裂失效。塑性斷裂的特征：在裂紋或斷口附近有宏觀塑性變形，或者在塑性變形處有裂紋出現(xiàn)；塑性斷裂的一種典型斷口是抗拉試樣的杯錐狀斷口，杯部呈纖維狀特征，錐部呈淺灰色的光滑區(qū)，并與杯部或45o角。塑性斷口微觀形態(tài)主要為韌窩。根據韌窩的形狀可分析斷裂時所受應力的性質，如韌窩為
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料本身晶粒的形狀。4.沿晶斷口的分類：（1）按斷口表面形態(tài)分類：a、常見的沿晶分離（圖2）：斷口呈現(xiàn)不同程度的晶粒多面體外形的巖石狀花樣或，晶粒明顯，且立體感強，晶界上多顯示光滑無特征形貌。b、沿晶韌窩斷口（圖3）：斷口表面的晶界上有大量的小韌窩，這是晶界顯微空洞生核長大連接的結果。（2）按產生晶間脆性的原因分類（介紹常見的3種）：a、和熱偏析有關的沿著晶斷口，如回火脆斷口（圖4）；b、由晶間沉淀相誘發(fā)的沿晶斷口（圖5）；c、由于環(huán)境介質作用造成的沿晶斷口，包括:a)應力腐蝕沿晶斷口（圖6）b)氫脆沿晶脆性斷口（圖7）c)低熔點金屬脆性沿晶斷口（圖8）9)蠕變沿晶斷口(圖9)。文章來源：機械裝
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區(qū)之間為裂紋擴展區(qū)，且能看到疲勞臺階；屬于典型的多源疲勞斷口。圖1電動機軸斷裂位置圖2壞件宏觀斷口圖5.微觀斷口形貌分析裂紋源位于斷面邊沿，在掃描電鏡下可以看到清晰的摩擦痕跡以及河流樣的類解理、沿晶混合形貌，如圖3、圖4所示。圖3失效件斷面邊沿類解理、沿晶混合形貌圖4失效件斷面邊沿摩擦痕裂紋擴展區(qū)域是河流樣的類解理形貌，高倍下能看到疲勞條帶和二次裂紋，如圖5、圖6所示。圖5擴展區(qū)類解理形貌圖6擴展區(qū)二次裂紋瞬斷區(qū)是韌窩和準解理混合形貌。高倍下能看到明顯的韌窩。失效件屬于多源疲勞斷裂，如圖7、圖8所示。圖7瞬斷區(qū)韌窩和準解理混合形貌圖8瞬斷區(qū)韌窩形貌6.金相分析選取失效件的橫向及縱
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口，斷口中間上半部分為最后剪切撕裂區(qū)。在螺栓邊緣（圖1始斷區(qū)箭頭1位置），有一塊氧化分層（圖2）；理化分項分析的切割面示意圖見圖4，螺帽標識見圖4，圖1螺栓斷裂位置圖2斷口始斷區(qū)的氧化分層圖3分項檢驗的切割面圖4螺栓端部標識對螺栓斷口進行掃描電鏡分析，圖5為螺栓起斷處低倍形貌，圖一箭頭1、箭頭2位置均存在微裂紋，見圖6至圖8，箭頭2處起斷區(qū)域為韌窩撕裂形態(tài)，韌窩內有大量夾雜物附集（圖9）；快斷區(qū)為解理斷面（圖10）。圖5圖1箭頭1處裂紋圖6圖5放大后存在的微裂紋圖7箭頭2處微觀圖8圖7放大后附近微裂紋圖9箭頭2處韌窩撕裂圖10快斷區(qū)解理斷
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展長大并相互連接，試驗鋼斷裂；熱沖壓成形試驗鋼的拉伸斷口存在大量韌窩，斷裂形式為微孔聚集型斷裂。1試樣制備與試驗方法試驗材料為國內某鋼廠生產的汽車用22mnb5熱成形鋼。該鋼經冶煉、連鑄、熱軋、冷軋等工序生產制造。在冷軋態(tài)試驗鋼板上切取板料，在奧氏體化溫度890℃下保溫5min，轉移至2000kn四柱伺服壓力機的u形模上進行熱沖壓成形，壓力為1065kn，保壓15s。在冷軋態(tài)鋼板和熱沖壓成形件上切取金相試樣，熱鑲后用砂紙依次磨至2000#，機械拋光至光亮后用硝酸酒精溶液腐蝕，在光學顯微鏡(om)和掃描電鏡(sem)上觀察顯微組織。根據gb/t228.1—2010制取板狀拉伸試樣，采
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布的剝落坑，剝落坑的下面可見多源臺階條紋，這種多源臺階條紋屬于應力集中的典型特征。在放射狀條紋的突起處，明顯分布數(shù)量眾多的顆粒狀產物，這種細小的顆粒狀產物，經檢測確認為a類非金屬夾雜物，屬于典型的硫化物夾雜。（見圖3）。心部調質區(qū)域的斷口檢查，掃描電鏡觀察結果顯示為韌性斷裂，圖片顯示以韌窩及撕裂棱的特征形貌為主。在韌窩的底部同樣存在顆粒狀及條狀硫化物夾雜（見圖4）。圖3裂紋源斷口形貌圖4心部斷口形貌在試樣的表層存在一條細微的傾斜裂紋，裂紋兩側有較嚴重的脫碳層。裂紋間隙內明顯可見凸出的圓弧狀晶粒自由表面，裂紋內為斷續(xù)分布的孔洞，這是組織疏松和氣泡的特征形態(tài)。綜合以上組織特征可以斷定，該裂紋
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裂特征。裂源兩側周向邊緣存在剪切唇特征。灰色區(qū)域斷口與軸向呈一定角度，斷面較粗糙，為后續(xù)擴展斷裂區(qū)域。圖2斷口宏觀形貌宏觀分析螺栓斷裂模式為脆性斷裂。（2）微觀斷口分析將螺栓斷口清洗后置于掃描電子顯微鏡下觀察：①裂紋源區(qū)可見明顯的放射線形貌，呈冰糖狀沿晶斷裂形貌，放大后晶面上可見雞爪痕、微小孔洞形貌，斷口可見大量沿晶二次裂紋形貌，呈氫致開裂特征。裂紋源附近螺牙表面可見銹蝕孔洞，如圖3~圖8所示。圖3裂紋源低倍形貌（15×）圖4裂紋源高倍形貌（50×）圖5裂紋源放大形貌（270×）圖6裂紋源沿晶特征（750×）圖7裂紋源沿晶特征（1200×）圖8擴展后期韌窩+沿晶特征（1100×）②擴
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備：jsm-7001f場發(fā)射掃描電子顯微鏡（日本電子） 作品4 照片名稱：甜蜜的傷害 樣品名稱：eh36船板鋼 組織特點：韌窩里面的夾雜物（草莓味美，可韌窩內的草莓卻會對材料帶來甜蜜的傷害） 技術描述：利用掃描電鏡觀察eh36船板鋼斷口形貌，主要顯示為韌性斷裂，且在韌窩底部存在夾雜物，夾雜物富含s,ca,mn,fe元素。背景：夾雜物的存在對于鋼的韌性來說會存在一些不利的影響，通過判斷夾雜物類型，可以在煉鋼工藝過程中盡量減少夾雜物的存在，提高鋼材的強度及韌性。 拍攝設備：jsm-7001f場發(fā)射掃描電子顯微鏡（日本電子） 作品5 照片名稱：美麗的代價 樣品名稱：825高溫合金
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向）形貌圖52#裂紋外觀（a）（b）圖63#裂紋橫端面（徑向）形貌2.斷口觀察人為打開2#、3#裂紋，對裂紋斷口進行宏微觀觀察。2#、3#裂紋斷口形貌相同。裂紋斷口宏觀較平整、未見明顯塑性變形，源區(qū)位于齒根端角（齒根與橫截面相交的端角）表面、小線源特征；齒根與橫截面相交的端角不夠圓滑，且加工面較粗糙，形貌如圖7、圖8所示。裂紋擴展區(qū)主要為沿晶形貌，局部為韌窩形貌，如圖9、圖10所示；人為打斷區(qū)為韌窩形貌，如圖11所示。（
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冷脆(cold-brittleness)2011年06月03日董φ鋼管廠¹³³³???³???鋼鐵知識百度已收錄№354135冷脆具有體心立方點陣的合金鋼，當試驗溫度降低時，將由韌性斷裂轉變?yōu)榇嘈詳嗔选ＴS多工業(yè)用鋼在室溫到零下溫度范圍將發(fā)生脆化，稱為冷脆性。圖1滑移過程形成的裂紋a--位錯塞積；b--兩個{110)滑移帶相交合金鋼的冷脆性(或低溫脆化傾向)用韌性一脆性轉化溫度tc表示。高純鐵(0.01％c)的tc在一100。c，低于此溫度則完全處于脆化狀態(tài)。鋼中大多數(shù)合金元素都升高鋼的韌性一脆性轉化溫度，增加冷脆傾向。在室溫以上韌性斷裂時，合金鋼的斷口為韌窩型斷口，而在低溫下脆性斷裂時為解
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鋼材金屬的裂紋的類別和分類2024年11月30日董φ鋼管廠¹³³³???³???鋼鐵知識百度已收錄№107600裂紋有各種各樣的形式，但就具體問題進行分析，首先要找到裂紋源，然后根據裂紋源，及裂紋形狀進行具體分析，比如穿晶裂紋、疲勞裂紋、匯流裂紋、晶界裂紋、熱疲勞裂紋、淬火裂紋、龜裂等等。根據不同的角度對裂紋進行分類，如下：1，根據斷裂前的變形程度：塑性和脆性裂紋。純塑性和純脆性裂紋較少見，通常是二者混合的裂紋。韌性斷裂的特征如下：斷口有酒杯狀韌窩；斷口外貌呈杯錐狀，錐底垂直于主應力，錐面平行于最大切應力，與主應力呈45度。斷口表面呈纖維狀，顏色灰暗。脆性斷裂的特征如下：斷口與正應力垂直；斷
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口拋物線型韌窩斷裂,且韌窩清晰、潔凈,斷裂形貌正常,如圖2e、圖2f所示。原始斷口可見沿軸向的層片狀條帶。圖2襯套斷口掃描電鏡沿軸向研磨、拋光、腐蝕,觀察裂紋及金相組織情況,如圖3所示。裂紋呈不規(guī)則連續(xù)狀,有分叉、尾部較尖銳呈樹枝狀,與應力腐蝕裂紋的典型特征相吻合,因而我們初步判定該裂紋是應力腐蝕裂紋。金相組織為α相+極少量點狀β相,且組織中有明顯的滑移線,裂紋襯套帶狀組織明顯。圖3裂紋處金相組織2.4有限元分析襯套為過盈配合,過盈量:0.069~0.100mm,有限元分析襯套裝配應力(未安裝火花塞),圖4為襯套裝配態(tài)的第一主應力云圖,亮色區(qū)域為拉應力區(qū)。可見在襯套臺肩上方外壁與倒角外壁處和細
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找瞬斷區(qū),因為瞬斷區(qū)往往以韌性斷裂模式為主,一般可見與疲勞區(qū)不同的韌窩特征。此外,瞬斷區(qū)由于主要在剪切力作用下快速斷裂,一般與主斷面存在一定的傾斜角度,比較好辨別。找到瞬斷區(qū)后,與之相對的位置一般就是源區(qū)了。該斷口左側即為瞬斷區(qū),由此推出右側為源區(qū)看到這兒,大家是不是覺得又明白了一些呢?那么下面我們來檢驗一下自己吧:請問下圖斷口的源區(qū)在哪?有幾處源區(qū)?來源:中航工業(yè)失效分析中心,作者:劉
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料容易出現(xiàn)沿晶斷口。對于低碳鋼，在沿晶的小刻面上容易出現(xiàn)細小的，發(fā)育不完整的韌窩，有人稱為“雞爪紋”。氫脆斷口氫致開裂具的滯后性，對于焊接構件，氫致開裂的發(fā)生具有突然性，會對人身和財產構成嚴重威脅，需要引起高度重視。爆炸事故如何消除金屬中的氫是大家最關心的問題。某些鋼材或用于特殊條件下的零件，必須進行除氫處理，例如飛機上使用的鍍鋅件都要經過除氫處理。彈性零件和高強度鋼上鍍鋅也需要進行除氫。除氫采用加熱處理法將氫從零件內部趕出去。除氫效果與除氫溫度、保溫時間有關。溫度高，時間長除氫越徹底。通常，可以將欲除氫的構件放置在真空烘箱內，在200～250℃溫度下處理2～3h。熱油中除氫能獲得與在烘箱中除
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區(qū)往往以韌性斷裂模式為主，一般可見與疲勞區(qū)不同的韌窩特征。此外，瞬斷區(qū)由于主要在剪切力作用下快速斷裂，一般與主斷面存在一定的傾斜角度，比較好辨別。找到瞬斷區(qū)后，與之相對的位置一般就是源區(qū)了。該斷口左側即為瞬斷區(qū)，由此推出右側為源區(qū)看到這兒，大家是不是覺得又明白了一些呢？那么下面我們來檢驗一下自己吧：請問下圖斷口的源區(qū)在哪？有幾處源區(qū)？來源：中航工業(yè)失效分析中心，作者：劉
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定（1050℃-60min），當試樣經200～700℃回火60min后拉伸強度和屈服強度隨回火溫度的變化如圖6所示。從圖中可以看出，當回火溫度從200℃提高到400℃時，強度輕微降低；當回火溫度從400℃升高至500℃范圍內，材料的強度由于二次強化而出現(xiàn)一定的增加；隨著回火溫度進一步升高至700℃，材料的強度顯著惡化。材料強度隨回火溫度的變化與硬度變化規(guī)律一致。經不同回火溫度處理后試樣拉伸斷口sem照片如圖7所示。當回火溫度為500℃時，試樣的斷口出現(xiàn)了明顯的塑性變形，其斷口形貌呈韌窩狀。而回火溫度為200和700℃時，僅在少量微孔中發(fā)現(xiàn)了韌窩，絕大部分呈現(xiàn)出河流花樣。而事實上，200和700℃回火溫
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處無脫碳現(xiàn)象。從該緊固螺母的技術要求來看，心部和螺紋處硬度偏高。圖21螺紋處硬度分布曲線3.綜合分析由斷口及內表面形貌分析可知，裂紋起始于第四顆齒的齒頂側面，呈放射狀擴展，在靠近裂紋源區(qū)域為準解理疲勞斷裂，占斷口總面積的10%左右，疲勞擴展區(qū)域較小；快速斷裂區(qū)域主要為撕裂韌窩的韌性斷裂；由裂紋源內側表面形貌可知，裂紋源處基體組織連續(xù)性不好，應該為表面折疊裂紋。樣品化學成分符合40cr材料要求，硬度高于技術要求。由金相組織分析可知，在裂紋源處存在微裂紋，裂紋兩側無脫碳現(xiàn)象，說明裂紋為熱處理后出現(xiàn)，應該為熱處理后精加工成形過程中形成的表面折疊；螺紋處加工質量較差，牙頂有明顯的異常凸起；裂紋源及心
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紋人工打開進行斷口觀察：整個斷口基本分為3個區(qū)域（見圖2）。最外層為原始裂紋區(qū)，裂紋深度基本一致，約為0.3mm，斷面氧化嚴重，無斷口特征（見圖3），經能譜分析，該區(qū)域內含少量o及微量s、cl、k等元素。中間層為滲層范圍內人工打斷斷口，微觀形貌為準解理+少量韌窩（見圖4）；內層為基體人工打斷斷口，微觀形貌為等軸韌窩（見圖5）。（3）成分檢查經化學定量分析，結果如表1所示。表112cr2ni4a化學成分分析（質量分數(shù)）（%）分析元素cssimncrnife分析結果0.150.0020.270.431.443.47余12cr2ni4a0.10～0.15≤0.0150.17～0.370.30～0
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域是產生裂紋源的前提條件。疲勞擴展區(qū)：斷面較平坦，疲勞擴展與應力方向相垂直，產生明顯疲勞弧線，又稱為海灘紋或貝紋線。瞬斷區(qū)：是疲勞裂紋迅速擴展到瞬間斷裂的區(qū)域，斷口有金屬滑移痕跡，有些產品瞬斷區(qū)有放射性條紋并具有剪切唇區(qū)。微觀：疲勞斷裂典型的特征是出現(xiàn)疲勞輝紋。一些微觀試樣中還會出現(xiàn)解理與準解理現(xiàn)象（晶體學上的名稱，在微觀顯象上出現(xiàn)的小平面），以及韌窩等微觀區(qū)域特征。no.4疲勞斷裂的特點（1）斷裂時沒有明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有明顯的預兆，往往是突然性的產生，使機械零件產生的破壞或斷裂的現(xiàn)象，危害十分嚴重。（2）引起疲勞斷裂的應力很低，往往低于靜載時屈服強度的應力負荷。（3）疲勞破壞
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將1#斷口用丙酮超聲波清洗后放入掃描電鏡下進行微觀觀察。圖4為1#斷口顯微形貌，裂紋從r角處起源，呈線源，可見擴展棱線從源區(qū)約45°方向向襯套內表面擴展；次源區(qū)為外表面滾花尖角處，棱線由外表面向內表面擴展（見圖4a）。主源區(qū)放大形貌如圖4b所示，斷口表面存在附著物，經能譜測試主要含c、o元素，斷面可見大量清晰小刻面，呈準解理特征。對斷口進行整體觀察，可見所有外表面滾花尖角處均存在清晰棱線，由外表面向內表面擴展，如圖4c、4d所示，擴展區(qū)也為準解理斷裂特征。2#斷口微觀形貌與1#斷口特征一致。取斷口附近滾花表面試樣沿周向進行人工打斷，人工打斷斷口顯微形貌如圖5所示，為典型韌窩特征。（a）源區(qū)低
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1#斷口用丙酮超聲波清洗后放入掃描電鏡下進行微觀觀察。圖4為1#斷口顯微形貌,裂紋從r角處起源,呈線源,可見擴展棱線從源區(qū)約45°方向向襯套內表面擴展;次源區(qū)為外表面滾花尖角處,棱線由外表面向內表面擴展(見圖4a)。主源區(qū)放大形貌如圖4b所示,斷口表面存在附著物,經能譜測試主要含c、o元素,斷面可見大量清晰小刻面,呈準解理特征。對斷口進行整體觀察,可見所有外表面滾花尖角處均存在清晰棱線,由外表面向內表面擴展,如圖4c、4d所示,擴展區(qū)也為準解理斷裂特征。2#斷口微觀形貌與1#斷口特征一致。取斷口附近滾花表面試樣沿周向進行人工打斷,人工打斷斷口顯微形貌如圖5所示,為典型韌窩特征。(a)源區(qū)低倍形
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源：表面有凹槽、缺陷，或者應力集中的區(qū)域是產生裂紋源的前提條件。疲勞擴展區(qū)：斷面較平坦，疲勞擴展與應力方向相垂直，產生明顯疲勞弧線，又稱為海灘紋或貝紋線。瞬斷區(qū)：是疲勞裂紋迅速擴展到瞬間斷裂的區(qū)域，斷口有金屬滑移痕跡，有些產品瞬斷區(qū)有放射性條紋并具有剪切唇區(qū)。微觀：疲勞斷裂典型的特征是出現(xiàn)疲勞輝紋。一些微觀試樣中還會出現(xiàn)解理與準解理現(xiàn)象（晶體學上的名稱，在微觀顯象上出現(xiàn)的小平面），以及韌窩等微觀區(qū)域特征。no.4疲勞斷裂的特點（1）斷裂時沒有明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有明顯的預兆，往往是突然性的產生，使機械零件產生的破壞或斷裂的現(xiàn)象，危害十分嚴重。（2）引起疲勞斷裂的應力很低，往往低于靜
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.１．７ 斷口微觀形貌分析將斷裂的高強度螺栓斷口用超聲波清洗后置于sem６６１０掃描電鏡內進行觀察,斷口微觀形貌如圖６所示.可見其開裂部位有很多撕裂棱,以解理形貌為主,另存在沿晶斷裂特征及韌窩形貌,未發(fā)現(xiàn)氫脆斷裂的典型特征形貌[２].未經使用的高強度螺栓的沖擊試樣斷口微觀形貌如圖７所示,可見,其微觀形貌也是以解理和韌窩為主.１．８ 裝配扭矩測試在裝配現(xiàn)場用經計量校驗合格的扭矩扳手隨機對７件安裝完畢的螺栓進行擰緊扭矩檢測,擰緊扭矩的工藝要求為(５３５±５０)n?m,具體檢測結果如圖８所示.可見擰緊力矩波動范圍較大,其中４件螺栓的擰緊力矩不符合工藝要求,存在過度擰緊現(xiàn)象,這會增加螺
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栓樣品進行化學成分分析，結果如表1所示。化學成分符合gb/t3098.1—2010標準對10.9級螺栓的技術要求。表1螺栓樣品化學成分（質量分數(shù)）（%）（3）微觀形貌分析將螺栓斷口清洗后置于掃描電鏡下觀察，圖3為螺栓斷口的sem形貌，裂紋源處螺紋根部表面存在大量龜裂形貌，裂紋源斷面局部磨損擦傷，未擦傷區(qū)域存在疲勞輝紋；螺栓斷口裂紋擴展區(qū)形貌，局部存在擦傷，未擦傷區(qū)可見疲勞輝紋；最終斷裂區(qū)形貌，為韌窩形貌。圖3螺栓斷口的sem形貌（4）金相分析圖4~圖6為裂紋源區(qū)斷面拋光態(tài)及侵蝕態(tài)形貌，裂紋源及擴展區(qū)斷面較為平整。螺栓表面存在脫碳現(xiàn)象，裂紋源附近表面存在大量細小裂紋，大多數(shù)裂紋位于螺栓表面
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變形鋁及鋁合金缺陷實例機械裝備缺陷與失效分析2024年01月10日董φ鋼管廠¹³³³???³???鋼鐵知識百度已收錄№11024氧化膜低倍金相組織中發(fā)現(xiàn)“小分層”,其斷口組織為灰色、褐色、灰黃色或銀灰色片狀物,通常稱為“氧化膜”,光學顯微鏡下觀察其組織為韌窩狀或沿晶界或枝晶邊界分布的條狀物。氧化物成分為:al2o3、mgo等。羽毛狀晶羽毛狀狀晶又稱花邊狀組織,是擇優(yōu)取向的孿晶。其低倍組織為許多平行的細條組成,類似羽毛,斷口組織呈片狀。顯微觀察時,羽毛狀晶的枝晶網格比柱狀晶等軸晶都細,而且化合物的分布比較連續(xù)。偏振光觀察時,可看到由許多平行的薄片組成,每個薄片由一共同孿晶面分成明
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根處。斷口較為平齊,沒有明顯的塑性變形特征,裂紋源附近有明顯的貝紋線,因此可以初步確定該齒輪的失效模式為疲勞斷裂。肉眼觀察,齒輪的表面加工質量較差,齒根部和齒面存在明顯的加工刀紋。圖1失效齒宏觀形貌2.斷口微觀觀察將斷裂失效齒置入feiquanta650feg掃描電子顯微鏡下進行微觀斷口觀察。斷口的低倍形貌如圖2a所示,整個斷口較平坦,未發(fā)現(xiàn)夾渣、氣孔、疏松等冶金缺陷。裂紋源區(qū)形貌如圖2b所示,位于齒的根部位置,源區(qū)可見多條臺階條紋,屬多源且有應力集中現(xiàn)象。裂紋擴展區(qū)形貌如圖2c、圖2d所示,可見明顯的疲勞輝紋,主要呈疲勞特征,此外可觀察到少量的二次裂紋。最后撕裂區(qū)呈韌窩特征,如圖2e所示,撕
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晶開裂這一應力腐蝕開裂特點。材料斷口內部出現(xiàn)了分布不均勻的微裂紋，這是明顯的穿晶開裂的特征。采用固溶處理以后，斷口出現(xiàn)了明顯的云紋堆積，有效的增大了斷裂紋擴展的路徑，穿晶開裂裂紋明顯減小，這是固溶處理后u形管耐應力腐蝕能力提升的主要原因；此外，經固溶處理后，奧氏體不銹鋼斷口處晶粒分布更加均勻，其組織內的缺陷明顯減少，在斷口處出現(xiàn)了少量驗證韌性斷裂的韌窩，這是其性能提升的次要原因，該現(xiàn)象與奧氏體不銹鋼經固溶處理后出現(xiàn)相態(tài)轉變和相區(qū)分布改變有關。4.結語根據試驗結果及分析，可得出如下結論：（1）u型管r段頂部是應力腐蝕裂紋產生的主要區(qū)域。（2）鈦材u型換熱管彎制后，不經消除應力熱處理，抗應力腐蝕性
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01晶體結構02晶體缺陷03強化與韌化04形變與斷裂05相圖06擴散07液態(tài)相變08轉變09固態(tài)相變版權聲明來源：材料十.table1{border:1pxdashed#ccc!important;}.table1td{border:none!impo/
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圖6所示為球鉸未斷裂圓角處低倍形貌，可見其上存在明顯機加工刀痕。圖6未斷裂圓角處低倍形貌圖7所示為a區(qū)微觀形貌，可見明顯的輪輻狀臺階及磨損痕跡。圖8為b區(qū)微觀形貌，可見存在明顯疲勞輝紋，此區(qū)域為疲勞裂紋擴展區(qū)。圖9所示為斷面c區(qū)微觀形貌，可見明顯的韌窩形貌，該區(qū)域寬度約為0.3mm，為最終斷裂區(qū)。圖10所示為d區(qū)低倍形貌，可見斷面上的附著物呈球狀及濺射狀，應為電屬熔滴飛濺到斷面上所致。圖11所示為a區(qū)附近外表面的微觀形貌，可見明顯的犁溝狀加工刀痕及微裂紋。圖7斷面a區(qū)微觀形貌圖8斷面b區(qū)微觀形貌圖9斷面c區(qū)微觀形貌圖10斷面d區(qū)低倍形貌圖11a區(qū)附近外表面微觀形貌1.3金相檢驗截
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度都有所提高，但延伸率有很小的下降。對疲勞性能的影響一般認為夾雜物是鋼疲勞破壞的起源。結合力弱、尺寸大的脆性夾雜物和球狀不變形夾雜物對疲勞性能影響大，而且強度越高，危害性越大，如圖1所示。對于高強鋼，如果構件表面加工狀態(tài)良好，裂紋萌生于夾雜物成為主要的疲勞開裂方式。小尺寸的夾雜物可能對裂紋形核影響不大，但是有利于疲勞裂紋擴展。圖2為小夾雜物周圍的空洞形成和生長示意圖，認為韌窩和小于0.5mm的夾雜物有關。圖1同一應力水平下的夾雜物尺寸與疲勞壽命圖2不相鄰夾雜物間微空洞形成示意圖失效實例：某裝備電機彈性軸運行一段時間后斷裂，圖3為斷口宏觀形貌，從斷口表面宏觀疲勞條紋的指向及放射狀條紋的走向可以看
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圖3a取自區(qū)域ⅰ，為裂紋源位置。斷面存在磨損，未見明顯有效信息。圖3b取自區(qū)域ⅱ，為裂紋擴展區(qū)，斷面存在明顯的輝紋，是典型的疲勞斷裂特征。圖3c取自區(qū)域ⅲ，可見明顯的韌窩，為瞬斷區(qū)。圖3連桿斷口sem微觀特征（3）金相觀察圖4為斷裂端與未斷端低倍組織。由圖4a可知，斷口位置分布于球頭部分，裂紋從球頭兩側焊接邊緣處，呈圓弧形深入球頭。對比圖4b可知，斷裂端與未斷端各位置低倍組織基本一致。圖5為連桿特征位置金相組織，測試位置如圖4中標示。（a）斷裂端（25×）（b）未斷端（25×）圖4斷裂端與未斷端低倍組織由圖5a可知，裂紋起源于焊縫邊緣，沿焊接熱影響區(qū)擴展。由圖5b可知，未斷端球頭與連桿焊接
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倍上圖局部放大，可以看到裂紋方向與加工流向不一樣有人問白點為什么是白的？白點為什么是白的？能從斷口上看到白斑的，都是沿晶斷裂，其他是解理或韌窩，反光能力不同引起的。20、gcr15噴油嘴偶件加熱不足gcr15噴油嘴偶件硬度偏低，檢驗發(fā)現(xiàn)試樣大多存在加熱不足現(xiàn)象，主要為未溶碳化物數(shù)量較多及出現(xiàn)屈氏體。其中一件試樣還有未溶鐵素體+碳化物微區(qū)，見下圖，這件試樣的硬度為hrc54.0~56.5。本文作者袁士春老師從事金相工作40余年文章僅代表作者觀點，歡迎大家參與討論再次感謝袁老師的無私分
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學成分如表2所示。由表2可知,試樣的成分符合國標gb/t1591-2008要求。利用micro-imageanalysis&process金相圖像分析系統(tǒng),對試樣進行微觀組織觀察。2顯微組織2.1斷口形態(tài)對屈服強度不合格試樣的拉伸斷口進行宏觀觀察發(fā)現(xiàn),其主要特征為斷口較平齊,縮頸不明顯(見圖1(a)),屬于脆性斷裂,而合格試樣斷口有明顯的縮頸,呈韌窩狀,屬于韌性斷裂(見圖1(b))。2.2夾雜物分別從屈服強度合格及不合格拉伸試樣的夾持部位制取金相試樣,利用micro-imageanalysis&process金相圖像分析系統(tǒng)對鋼中非金屬夾雜物進行評定。結果發(fā)現(xiàn),屈服強度不合格試樣中含有較多硫化
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見明顯的“冰糖狀”沿晶形貌，伴隨晶間二次裂紋，晶面存在“雞爪形”發(fā)紋。a區(qū)能譜元素分析如圖4所示，靠近邊緣的區(qū)域存在大量的氧元素以及少量鈣、鉀、氯等元素，而遠離邊緣的區(qū)域未發(fā)現(xiàn)明顯的外來元素。圖5、圖6所示分別為b區(qū)和c區(qū)微觀形貌，為準解理形貌+少量韌窩形貌。圖1試樣宏觀形貌圖2螺栓斷口宏觀形貌a區(qū)靠近邊緣斷口形貌a區(qū)遠離邊緣斷口形貌圖3a區(qū)微觀形貌（a）a區(qū)靠近邊緣能譜分析結果（b）a區(qū)遠離邊緣能譜分析結果圖4a區(qū)能譜分析結果
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晶開裂（見圖10～圖12）。并分別向順時針方向以及逆時針方向疲勞擴展，微觀形貌為脆性的沿晶+解理開裂，擴展過程中在部分其他齒根處也不斷萌生二次裂紋源（見圖13～圖16）。為進一步判斷黑色組織的具體形態(tài)，利用掃描電鏡進行高倍觀察，發(fā)現(xiàn)該黑色組織不是淬火的馬氏體組織，而是上貝氏體、托氏體等非正常淬火組織（見圖17~圖20），該組織的存在會影響齒輪軸工作過程的疲勞性能。心部微觀形貌主要以解理開裂，并伴隨有二次裂紋，在圖2花鍵下邊緣發(fā)現(xiàn)有少量塑性韌窩形貌（見圖21~圖23）。3.綜合分析綜上檢驗結果分析，本齒輪軸斷裂部位的化學成分、低倍組織、非金屬夾雜物和帶狀組織，符合有關gb3077—1999和標
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國二戰(zhàn)期間建造的焊接油輪“victory”斷裂事故，西伯利亞鐵路斷軌事故等。通過測定材料在不同溫度下的沖擊吸收能量，就可測出某種材料沖擊吸收能量與溫度的關系曲線，如下圖所示。擊吸收能量與溫度的關系沖擊吸收能量隨溫度降低而減小，在某個溫度區(qū)間沖擊吸收能量發(fā)生急劇下降，試樣斷口由韌性斷口過渡為脆性斷口，這個溫度區(qū)間就稱為韌脆轉變溫度范圍。體心立方晶格金屬及其合金或某些密排六方晶格金屬及其合金，特別是工程上常用的中、低強度結構鋼(鐵素體一珠光體鋼)有明顯的冷脆現(xiàn)象。而面心立方金屬及其合金一般沒有低溫脆性現(xiàn)象，但有實驗證明，在20—42k的極低溫度下，奧氏體鋼及鋁合金也有冷脆性。高強度的體心立方合金(
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及ti、ta等高強度材料中。氫對材料的伸長率及斷面收縮率有顯著影響，但對屈服強度的影響不大。氫對低強度鋼的影響不僅降低塑性，也降低斷裂應力（σf)。3.3.3.1氫脆特點1.延遲破壞。材料在靜載荷作用下，裂紋萌生。低速擴展，失穩(wěn)斷裂。圖26所示為高強度鋼延遲斷裂曲線，圖中的下臨界應力是延遲斷裂臨界應力，低于此值時應力作用時間再長也不發(fā)生破斷。▲圖26高強度鋼靜載荷作用下的延遲斷裂應力-時間曲線2.氫脆裂紋擴展是不連續(xù)的，在裂紋擴展過程中有氫析出。3.氫脆斷口沒有明顯特征，斷口形貌與應力強度因子及含氫量有關系。高ki時可能是韌窩形斷口；低ki時是沿晶斷口；中等ki時是解理或準解理斷口（
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鋼管金屬的沖擊試驗2014年05月22日董φ鋼管廠¹³³³???³???鋼鐵知識百度已收錄№355025通過沖擊試驗測定低碳鋼、工業(yè)純鐵和t8鋼等不同金屬在不同溫度下的沖擊吸收功，測定低碳鋼韌脆轉化溫度，觀察比較金屬韌脆轉變特性。韌性是材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性好的材料在服役條件下不至于突然發(fā)生脆性斷裂，從而使安全得到保證。沖擊吸收功的測量原理為沖擊前以擺錘位能形式存在的能量中的一部分被試樣在受沖擊后發(fā)生斷裂的過程中所吸收。擺錘的起始高度與它沖斷試樣后達到的最大高度之間的差值可以直接轉換成試樣在沖斷過程中所消耗的能量，試樣吸收的功稱為沖擊功（ak）。用規(guī)定高
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下，每條條紋與一次應力循環(huán)相對應。宏觀：多說情況下具有脆性斷裂特征，不發(fā)生肉眼可見得宏觀變形，典型的疲勞斷口由裂紋源區(qū)、裂紋擴展區(qū)、和最終瞬斷區(qū)組成。疲勞源面積較少平坦有時呈光亮鏡面，裂紋擴展區(qū)呈河灘或貝殼花樣，有一些間距不等的疲勞源為圓心的平行弧線。瞬斷區(qū)的微觀形貌取材料的特性載荷方式與大小等，可能為韌窩或準解離，解離沿晶斷口或混合形。4、指出感應加熱淬火常出現(xiàn)的三種質量問題，試分析其原因。1）、開裂：加熱溫度過高、溫度不均；淬火介質及溫度溫度選擇不當；回火不及時且回火不足；材料淬透性偏高，成分偏析、有缺陷，含過量夾雜物；零件設計不合理。2）、表面硬度不均：感應結構不合理；加熱不均；冷卻不均；材
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距,在某種特定的條件下,每條條紋與一次應力循環(huán)相對應。宏觀:多說情況下具有脆性斷裂特征,不發(fā)生肉眼可見得宏觀變形,典型的疲勞斷口由裂紋源區(qū)、裂紋擴展區(qū)、和最終瞬斷區(qū)組成。疲勞源面積較少平坦有時呈光亮鏡面,裂紋擴展區(qū)呈河灘或貝殼花樣,有一些間距不等的疲勞源為圓心的平行弧線。瞬斷區(qū)的微觀形貌取材料的特性載荷方式與大小等,可能為韌窩或準解離,解離沿晶斷口或混合形。4、指出感應加熱淬火常出現(xiàn)的三種質量問題,試分析其原因。1)開裂:加熱溫度過高、溫度不均;淬火介質及溫度溫度選擇不當;回火不及時且回火不足;材料淬透性偏高,成分偏析、有缺陷,含過量夾雜物;零件設計不合理。2)表面硬度不均:感應結構不合理;加
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gb6479-2000高壓化肥設備用無縫鋼管標準?的局限性2024年05月25日董φ鋼管廠¹³³³???³???鋼鐵知識百度已收錄№165783gb6479-2000高壓化肥設備用無縫鋼管標準的局限性gb6479-2000僅由2家鋼鐵公司起草，現(xiàn)已實施十多年。隨著社會的發(fā)展，暴露出一定局限性，如該標準“表4”注：“熱軋管終軋溫度符合正火溫度時，可以代替正火”，很多鋼管廠憑此省略了20鋼管的正火工藝；又如“表5”中沖擊功采用吸收功較高的u形缺口沖擊數(shù)據，而對韌脆轉變敏感的v形缺口沖擊功在4.4.2條款中“不作交貨條件”等。大量力學性能對比實驗驗證20鋼管不經正火處理會有一定的安全隱患，如江蘇
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洗30-60秒即可。去除各種異味，無需任何洗滌劑;2.包塊濕毛巾(或者將鋼香皂一半浸泡在水碗里)還能當冰箱除味器，亦可放在廚房、衛(wèi)生間除味;3.注意:請不要火燒、開水燙、暴力拆解及直接摩擦餐具等，可包塊濕毛巾擦洗餐具或者與餐具半浸泡一段時間，活水沖洗，即可除去餐具的異味;4.可以吸附并分解裝修房間的甲醛等有毒氣體分子，將不銹鋼香皂一半浸泡在水碗里，放在裝修的房間即可;5.可以除去寵物窩的異味，將不銹鋼香皂一半浸泡在水碗里，放在寵物窩的附近即可;6.可以除腋臭，洗澡時包塊濕毛巾擦洗身體即可;7.可以除腳臭，洗腳時包塊濕毛巾擦洗臭腳即可;8.可以去除醫(yī)藥味、消毒水味、鈔票味、汽油味、柴油味等大部
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較韌性斷裂和脆性斷裂只是相對的概念，在實際載荷下，不同的材料都有可能發(fā)生脆性斷裂；同一種材料又由于溫度、應力、環(huán)境等條件的不同，會出現(xiàn)不同的斷裂。1.2.斷裂的方式根據斷裂面的取向可分為正斷和切斷。正斷：斷口的宏觀斷裂面與最大正應力方向垂直，一般為脆斷，也可能韌斷。切斷：斷口的宏觀斷裂面與最大正應力方向呈45°，為韌斷1.3.斷裂的形式裂紋擴散的途徑可分為穿晶斷裂和晶間斷裂。穿晶斷裂：裂紋穿過晶粒內部，韌斷也可為脆斷。晶間斷裂：裂紋穿越晶粒本身，脆斷。1.4.斷口分析斷口分析是金屬材料斷裂失效分析的重要方法。記錄了斷裂產生原因，擴
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高強度。統(tǒng)一協(xié)調這一對矛盾，得到又強又韌的鋼材，就是鋼強韌化的目的。鋼的強化方法鋼的強化方法包括：(1)形變強化；(2)固溶強化；(3)脫溶強化；(4)細化晶粒強化；(5)復合強化(上述各種強化方式的復合)；(6)馬氏體強化；(7)形變一相變綜合強化(形變熱處理強化)；(8)其他強化方法。形變強化利用形變使鋼強化的方法。也稱應變強化或加工硬化。因為通常把硬度和強度都看作是材料的%26ldquo;強度性質%26rdquo;。強度是材料在宏觀上(或者說是整體上)抵抗形變的能力(或稱流變應力)。硬度是材料局部抵抗塑性形變的能力(不論是顯微硬度、維氏硬度、洛氏硬度，還是布氏硬度)。二者在不少情況