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公司新闻
【失效分析】梅花头失效分析案例(上)
发布时间: 2024-03-01 08:43 更新时间: 2024-05-10 08:10

01.测试背景

产品在调质处理后目视未发现缺陷,在半精加工外圆时也未发现裂纹,但在后续外圆精加工后发现2处可视裂纹。裂纹位置及样品状况如下图所示。

客户反馈信息:

1.该产品梅花头材质牌号为30Cr2Ni4MoV;

2.产品力学性能要求抗拉强度为(1200~1300)MPa、规定塑性延伸强度≥980MPa、断后伸长率≥12%、断面收缩率≥45%、晶粒度级别>6级;

3.产品制造工艺流程为锻造-锻后热处理-粗加工-热处理-精加工。

由于产品开裂破坏无法使用,对客户造成损失,故委托实验室对其进行失效分析,查找其根本原因,并提出相应改善之建议,以杜绝此类现象再度发生。

图1-失效样品及开裂位置图

图1-失效样品及开裂位置图

02.宏观观察

测试项目:宏观观察分析

测试仪器:立体显微镜

测试温湿度:23.5℃、51.0%RH

2.1  对开裂位置周边区域及断口表面进行宏观观察分析

对开裂位置周边区域及断口表面进行宏观观察分析

小结:对开裂区域整体观察,开裂沿产品纵向扩展,裂纹曲折,呈断续状多段分布。将裂纹切割打开,断口表面呈灰黑色氧化色,局部位置呈不规则块状结构,推断为晶粒结构。银灰色断口为新鲜断面,此为后期分离裂纹时产生。整体看,裂纹自样品表面产生,向产品芯部方向部分呈沿晶扩展。

03.断口形貌观察及成分分析

测试项目:SEM形貌观察+EDS成分分析

测试仪器:扫描电子显微镜与能谱仪

测试温湿度:23.1℃、51.2%RH

3.1  对断面灰黑色区域进行SEM形貌观察分析

对断面灰黑色区域进行SEM形貌观察分析

对断面灰黑色区域进行SEM形貌观察分析


小结:观察发现,断口灰黑色区域局部微观呈沿晶开裂形貌,晶粒轮廓明显,存在晶界开裂之二次裂纹。同时断口表面覆盖大量层片状物质,存在开裂及剥离现象。

3.2  对分离裂纹产生的新鲜断面区域进行SEM形貌观察

对分离裂纹产生的新鲜断面区域进行SEM形貌观察

小结:观察发现,后期产生之新鲜断面区域与灰黑色区域微观存在明显之差异,新鲜断面微观呈多孔状韧窝形貌,孔洞分布于晶面之上。该现象多发生于过热组织晶界处,孔洞连接破坏晶界连续性,使其力学性能恶化,形成沿晶开裂等缺陷。

3.3  对断面灰黑色区域进行EDS成分分析


对断面灰黑色区域进行EDS成分分析

小结:对断口表面黑色物质进行EDS成分分析,主要为C、O、Fe元素,C、O元素占比较高,未见其他异常物质,结合其层片状形貌特征推断为高温产生的氧化皮物质。

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