紧固件典型失效形式(氢脆应力腐蚀疲劳)及案例解析断口裂纹

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氢致延迟断裂

由于氢渗入金属内部导致损伤,从而使金属零件在低于材料屈服极限的静应力持续作用下导致的失效称为氢致延迟断裂,俗称氢脆。

氢脆断裂

宏观特征

断口附近无宏观塑性变形,断口平齐,结构粗糙,氢脆断裂区呈结晶颗粒状,色泽为亮灰色,断面干净,无腐蚀产物;

氢脆断裂

微观特征

沿晶→解理、准解理→韧窝

氢脆断裂的判据

案例解析1:

某规格12.9级高强度螺栓发生氢脆断裂,断裂位于头杆连接过渡部位。

断面不同区域呈现出随应力强度因子K的变化而导致的不同微观特征,有沿晶→准解理→韧窝。

案例解析2:

某规格10.9级风电螺栓在安装完成后部分螺栓发生断裂,螺栓表面可见白锈痕迹,断裂位于头杆过渡部位。

应力腐蚀

应力腐蚀是指材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下发生的脆性断裂现象,没有明显的塑性变形痕迹。

产生应力腐蚀的条件

应力腐蚀宏观特征

应力腐蚀微观特征

影响紧固件发生应力腐蚀失效的因素

★ 材质因素:杂质元素在晶界偏析能引起腐蚀速率的局部差异 ,在裂纹与夹杂物相遇时,夹杂物能够引起裂尖的化学变化;

★ 受力状态:应力来自工作应力、残余应力、结构应力、腐蚀 产物的楔入应力。构件表面或内部的缺陷、几何形状的变化 、截面变化等都会使局部应力提高,加速应力腐蚀;

★ 环境因素

案例解析:

某动车组夹钳紧固螺栓在服役过程中发生断裂失效,螺栓规格为M16×120,性能等级为12.9级。

螺栓表面存在明显的腐蚀痕迹:

断面存在明显的平坦区域和瞬断区,平坦区域可见明显的放射痕迹,并收敛于断口边缘螺纹牙底部位,断口发生不同程度锈蚀,表面覆盖一层腐蚀产物。

裂纹源区可见腐蚀产物堆积,能谱分析存在S,Cl等腐蚀性元素。

慢应变应力腐蚀试验

10.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(空气中)

10.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(3.5%NaCl)

12.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(空气中)

12.9级螺栓的应力腐蚀断口形貌(3.5%NaCl)

可见材料在拉应力作用下应力腐蚀敏感性对强度和环境介质较为敏感。

不适当的提高材料强度,导致材料对介质非常敏感,增加应力腐蚀断裂风险。

案例解析:

安装于某商场地下停车厂,用于紧固150mm口径自来水管连接部位抱箍的蛋颈螺栓在服役过程中发生断裂。

断面可见腐蚀、能谱分析存在腐蚀性元素,清洗后可见明显海滩纹特征。

源区表面可见腐蚀凹坑,断面微观存在明显条带、沿晶、准解理形貌。

疲劳断裂

紧固件疲劳破坏的应力往往远低于其静载荷下的强度极限,属于脆性断裂,是紧固件最常见、危害最大的失效形式;

紧固件特有的螺纹结构是产生疲劳的“先天因素”;

紧固件在其服役过程中不可避免会承受交变载荷作用;

疲劳断裂宏观特征

疲劳断裂微观特征

疲劳断裂的判断

疲劳源区及扩展方向判断:断口表面的光泽、粗糙度、棱边 、疲劳台阶的起源位置、疲劳弧线的密度与弧心方向。

加载类型判断

拉拉或拉压

单向弯曲

双向弯曲

旋转弯曲

影响紧固件疲劳性能的因素

由外力过高引起的断裂失效

应力计算不准确而造成局部应力过大;

对紧固件承受的载荷类型及大小与选用的材料的主要抗力指标不匹配而造成承受应力过大;

抗力不足引起的断裂失效

案例解析:

某规格的10.9级螺栓在服役过程中发生疲劳断裂失效。

从低倍形貌可见断面沿螺纹牙底周向存在多处起裂源,整个断面基本全为裂纹扩展区,几乎未见瞬断区,裂纹扩展区可见沿不同方向扩展的“海滩纹”。

螺栓存在脱碳现象及标准中不允许的折叠缺陷。

起裂区正好位于折叠部位

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“窗固”是门窗幕墙紧固件行业的知名品牌,旗下 上海窗固工贸有限公司和 上海窗固紧固件制造有限公司是对同一投资主体而分工明确的两家公司。前者主要研究门窗幕墙行业的紧固特点和需求,以最大限度满足和服务门窗幕墙行业客户为经营宗旨;后者专注于紧固件的研发和生产,为前者提供必要的技术支持,同时兼顾为其他行业提供服务和产品支持。

公司积极开拓国内外市场,公司产品在国内中高端市场的占有率名列前茅,特别是在上海及周边地区更是独树一帜。其主打产品自攻螺钉、自钻自攻螺钉因质量稳定,产品在国内外同行中享有很高评价。

公司的生产基地在上海市金山区亭卫公路3566号,公司建筑面积20000平方米,员工40多名,车间拥有110套来自台湾的先进冷墩、钻尾和搓丝设备、并配有电脑在线检测系统,对稳定产品质量提供有力保障,同时配有自动送料装置和甩油装置,进一步提高生产效率,降低生产成本,目前公司年产紧固件15亿件,且可随着市场的扩展,可以进一步扩大产能。公司有一条半自动包装流水线及3000平方米的立体托盘货架。

窗固产品目前拥有四大系列(不锈钢系列,碳钢系列,锚固系列,辅助工具及其他非标系列),6千多个品种,产品还在进一步丰富和发展。为了更好的服务客户,公司不断丰富和完善自己的产品结构。

公司拥有完善的质量管理系统,先进的质量检测设备和专业的质量管理队伍。是上海建筑五金门窗协会和上海建筑装饰协会幕墙委员会的长期会员单位。

THE END
0.螺栓断裂断口分析金属材料压缩强度测试弯曲测试第三方失效分析工业生产中,材料的质量与性能直接影响着产品的安全性和稳定性。位于成都的材料分析测试中心,以其专业的技术团队和yiliu的检测设备,致力于为各类金属材料提供精准的性质分析和测试服务。我们的服务范围广泛,涵盖螺栓断裂断口分析、金属材料压缩强度测试、弯曲测试等多项关键检测项目,从而为客户提供全面的第三方失效分析。 jvzquC41ejkoimz28;?60:66894dqv4pgyy03<=976720jxr
1.金属材料检测技术断口分析金属宏观检验断口分析.ppt疲劳断口的宏观形貌特征 宏观检验—断口分析 疲劳断口的宏观形貌分为三个区: 疲劳源区 (源区) 裂纹扩展区 (扩展区) 最后断裂区 (瞬断区) ①疲劳源 宏观检验—断口分析 疲劳源区是疲劳裂纹的萌生地,一般位于构件的表面或内部缺陷处,可能一个,也可能多个。在断口上无法明显的看到裂纹萌生的许多细节,但是疲劳断口jvzquC41oc~/dxtm33>/exr1jvsm1;5421732B4:28;23?5222642;:0ujzn
2.金属断口分析国标GB/T1814而未发生断裂的试样,要观察断口形貌,一般在三点弯曲试样上,施加冲击动载荷,人为迫使试样发生断裂,零件在冶炼、压力加工、热处理等制造工艺中存在的缺陷劲儿从断口上反映出来。因此金属断口分析是评价金属质量的重要手段之一。 金属断口分析测试目的:评定断口形貌,找出裂纹源,发现钢材本身缺陷和生产工艺中存在的问题。 jvzquC41;;=96?;:0d8c0:66894dqv4pgyy07=>:247/c|u
3.扫描电子显微镜(SEM)在失效分析中的应用3.金属断口分析 通过断口的形态,分析一些断裂的基本问题:如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。 4.镍腐蚀(黑盘)现象观察 从断裂面观察到腐蚀裂纹(泥浆裂缝)以及剥金后的镍层表面,存在大量黑点和裂纹,即为镍jvzquC41yy}/gnuy0eun0ls1|j{bpufp14;63<80jvsm
4.扫描电子显微镜SEM在失效分析中的应用电镜分类sei3.金属断口分析 通过断口的形态,分析一些断裂的基本问题:如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。 4.镍腐蚀(黑盘)现象观察 从断裂面观察到腐蚀裂纹(泥浆裂缝)以及剥金后的镍层表面,存在大量黑点和裂纹,即为镍腐蚀。观察镍jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8x{44662=4ctvodnn4fgvgjn|43488:8@::
5.分享:线材拉拔断裂缺陷分析[1]亓奉友,陈戈萍,孙杰青.SWRH82B盘条脆断原因分析.金属制品,2005(6):28doi:10.3969/j.issn.1003-4226.2005.06.010 [2]崔约贤,王长利.金属断口分析.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1998 [3]冯岩青.线材拉拔断裂原因分析.理化检验:物理分册,2011,47(9):557 jvzq<84yyy4djrsc|dp/exr1Oqhjnn4OCtzjeuju1h~yeugfns~/j}rn
6.金属断裂机理(完整版)沿晶断裂是指裂纹在晶界上形成并沿晶界扩展的断裂形式。 金属材料中的裂纹沿晶界扩展而产生断裂。当沿晶断裂断口形貌呈粒状时又称晶间颗粒断裂。多数情况下沿晶断裂属于脆性断裂,但也可能出现韧性断裂,如高温蠕变断裂。 在多晶体变形中,晶界起协调相邻晶粒变形的作用。但当晶界受到损伤,其变形能力被削弱,不足以协调相邻晶粒的变形时,便jvzquC41o0972mteu0tfv8iqe17c5>764:>/j}rn
7.螺栓断裂断口分析力学性能全项目测试出具CMACNAS资质报告进行螺栓断裂断口分析时,要了解螺栓的材料成分及其结构特性。成都材料分析测试中心提供的材料成分分析,可以通过光谱分析、化学分析等多种测试方法,全面了解螺栓的化学成分及微观结构。了解这些信息,不仅能帮助我们判断其是否符合行业标准,还能为随后的力学性能测试提供重要依据。 jvzquC41ejkoimz28;?60:66894dqv4pgyy03<=976790jxr
8.作模具钢失效分析中几个问题探讨学习园地这种失稳态下的断裂失效在冷挤压和冷镦模具中容易出现,如冲头折断、开裂,甚至产生爆裂,其特征是失效产生前无明显塑性变形,宏观断口无剪切唇,且比较平坦,造成模具不可修复的永久失效。 产生这种失效与模具材料韧度不足,承受过高应力有关。对冷挤压模具实际承载能力分析计算可知,冲头失效前承受工作应变能力是材料断裂消耗jvzquC41yy}/{|zi0eun1|ywf{528?;;0jznn
9.金属的断裂条件及断口.pdf断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方,记录着有关断裂全过程 断口分析 ( 一) 的许多珍贵资料, 所以在研究断裂时, 对断口的观察和研究一直受到 重视。通过断口的形态分析去研究一些断裂的基本问题: 如断裂起因、 断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以 及裂纹扩展速率等。 如果要求深入地研jvzquC41oc~/dxtm33>/exr1jvsm1;5431712<484681497522652::0ujzn
10.马氏体钢的低温脆性断裂和氢脆断裂研究了不同强度等级马氏体钢的氢脆断裂行为后确认,随着材料强度等级的提高和氢含量的增加,断裂方式有从准解理断裂向晶界断裂转变的倾向。准解理断口与上述低温脆性中的解理断口一样是平坦断口,但断口上存在与河流状不同的、被称为锯齿状或撕裂状图案。通过SEM观察裂纹传播行为并通过EBSD分析进行详细调查后,明确了准jvzq<84yyy4xq{qfogzbn|3eqo4dp8{kuest1kncplouwrokcp~jp€jp34=81;5442;36877:5:30qyon
11.铝合金压铸云基座的开裂机制的研究图3为断口组织的SEM表面形貌分析。可以看出,断口中存在脆性断裂区域和韧性断裂区域,且存在明显的撕裂棱,因此可以判断ADC12压铸铝合金基座断裂为准解理断裂。断口处存在尺寸不一的偏析瘤,图3a中偏析瘤尺寸超过2 mm, 另外,在大偏析瘤周围存在少量小尺寸偏析瘤,尺寸约为100μm,见图3b。浇注开始时,熔融金属液在型腔内部急骤冷却并凝固,在此过程中jvzq<84yyy4z|€jgmn/exr1luz1>8;:0nuo
12.高强钢断裂韧性KIC的小尺寸试样评价方法从图2可以看出,断口表面可分为预制裂纹区和拉断区,拉断区又可分为正断区和剪断区(剪切唇区),而正断与剪断共存与竞争现象也出现在高强钢的冲击断口和拉伸断口中。以上结果说明,高强度金属材料的断裂能包括正断能和剪切能两部分。由图2还可以看出,不同尺寸断裂韧性试样的剪切唇形状基本相同,且对称分布于试样两侧jvzq<84yyy4dq{wfcvg/q{l0ep5og€x1kpjvu}w{1462:65;/3:03@55::4ivvq
13.螺栓断裂断口分析力学性能全项目测试出具CMACNAS资质报告进行螺栓断裂断口分析时,要了解螺栓的材料成分及其结构特性。成都材料分析测试中心提供的材料成分分析,可以通过光谱分析、化学分析等多种测试方法,全面了解螺栓的化学成分及微观结构。了解这些信息,不仅能帮助我们判断其是否符合行业标准,还能为随后的力学性能测试提供重要依据。 jvzquC41ejkoimz28;?60:66894dqv4o1pkxu865:9;53A3cur
14.扫描电镜应用之SEMEDS金属材料研究及失效分析今日头条材料性能与断裂形态关系 :利用扫描电镜(结构原理)进行电子断口分析,是在失效分析中的最主要的应用,利用SEM对断裂机理分析归类,明确断裂类型,其次是对裂纹源位置和扩展方向的判定,金属材料的主要断裂机理有:韧窝断裂、解理断裂、滑移分离、准解理断裂、疲劳断裂及环境断裂等。 jvzquC41yy}/gujehctt0lto1pkxu869859377mvon
15.专家讲座2:断裂失效分析之金属断裂的微观机理与典型形貌按断面的微观形貌,通常可将沿晶断裂分为两类:沿晶韧窝断裂和沿晶脆性断裂。 图15沿晶脆性断裂 图16沿晶韧窝断裂 回火脆、氢脆、应力腐蚀、液体金属致脆以及因过热、过烧引起的脆断断口大都为沿晶脆性断裂特征;而蠕变断裂、某些高温合金的室温冲击或拉伸断口往往为沿晶韧窝形貌。 jvzq<84yyy4fexwt0qxh0ls1pg}t1|hkgpif1;543/62/;6139>99:3jvor