中财网家装业务员如何跑小区:机械部件失效分析案例
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/04/29 08:05:20
用于摩托车内燃机活塞上的活塞销外径约为φ17mm，内孔径约为φ11.3mm，全长约为58mm。材质为20CrMo，渗碳后再加热淬火。该活塞销在摩托运行1200km后发生断裂。损坏的活塞组件外形见图（AM007-01 失效活塞组件形貌）所示，断裂发生在连杆的一侧。经化学分析，活塞销材质符合技术条件。
一、宏观分析：
断裂的活塞销外形见外形图所示。活塞销外表未见明显磨损、变形现象。断裂面不与销的轴线完全垂直，而是曲折发展，有一段45°方向的断面。断裂面处于活塞孔与连杆孔之间，即剪应力最大截面之一。但断面方向表明断裂不完全自由剪应力引发。活塞销断口大部分在运转中被擦伤，在未损伤区可见近内孔处断口较粗糙，近外圆处断口呈细瓷状，均未见明显变形现象，见图（AM007-02 活塞销断裂形貌）所示。纵向截开活塞销，可看到孔内表面的加工刀痕十分粗糙，并有断续小裂纹，见图（AM007-03 活塞销断口形貌）所示。
二、断口扫描电镜分析：
断口经超声波清洗后置于扫描电镜内进行微观分析。在内孔表面可见有氧化物复盖，并有平行断面的裂纹，见图（AM007-04 表面开裂形貌）所示。在氧化物下可见准解理状断口花样，并有沿晶状二次裂纹，以及向内推进花样，见图（AM007-05 近表层裂源形貌）所示。在裂纹扩展区可看到平行推进的疲劳辉纹，见图（AM007-06 裂纹扩展区疲劳辉纹形貌）所示。最后瞬断区进入渗碳层，呈现出渗碳层特有的沿晶开裂形貌，见图（AM007-07 渗碳层区沿晶断裂形貌）所示。
三、金相分析：
在断口附近分别截取横向、纵向试样进行金相分析。
外圆表面渗碳层组织为：针状马氏体+残余奥氏体+少量小颗粒状碳化物，见图（AM007-08 外表层组织形貌）所示。马氏体级别可评为2级，残余奥氏体级别可评为1级，碳化物级别可评为2级。
心部组织为：铁素体+低碳马氏体，见图（AM007-09 心部组织形貌）所示。
在内孔表面，有明显氧化、脱碳现象；有多条由表及里的细裂纹；在纵向试样上可见有弯曲起步的横向裂纹（见图（AM007-10 纵向裂纹形貌）所示；在横向试样上可见由表向渗碳层发展的径向裂纹，见图（AM007-11 横向裂纹形貌）所示。
七、分析意见：
1.由金相分析表明，活塞销材质无明显冶金缺陷。
2.由金相及硬度测定表明，活塞销的渗碳工艺过程基本正常。
3.由断口的宏观及微观分析推断，活塞销失效为旋转疲劳断裂，而开裂的引发在内孔表面。
4.由金相分析、断口分析中可看到内孔表面十分粗糙，并且氧化脱碳极易在淬火及运行中萌生裂纹，该裂纹在运行中，在最大应力截面处裂纹扩展交汇相对快，最后在近外圆处发生瞬时断裂。
5.建议严格控制内孔表面质量，尤其应严格控制最终淬火加热过程中的氧化脱碳。
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