金属材料失效分析报告，螺母疲劳测试

金属材料失效分析报告，螺母疲劳测试

引起失效的常见缺陷金属锻造及轧制件缺陷

粗大的魏氏体组织

在热轧或停锻温度较高时，由于奥氏体晶粒粗大，，在随后冷却时的先析出物沿晶界析出，并以一定方向向晶粒内部生长，或平行排列，或成一定角度。这种形貌称为魏氏体组织。先析出物与钢的成分有关，亚共析钢为铁素体，过共析钢为渗碳体。魏氏体组织因其组织粗大而使材料脆性增加，强度下降。比较重要的工件不允许魏氏体组织存在。

网状碳化物及带状组织

对于工具钢，锻造和轧制的目的不使毛坯成型，更重要的是使其内部的碳化物碎化和分布均匀。

钢材表层脱碳

钢加热时，金属表层的碳原子烧损，使金属表层碳成分低于内层，这种现场称为脱碳，降低碳量后的表面层叫做脱碳层。脱碳层的硬度、强度较低，受力时易开裂而成为裂源。大多数零件，特别是要求强度高、受弯曲力作用的零件，要避免脱碳层。锻、轧的钢件随后应安排去除脱碳层的切削加工。

折叠

折叠通常是由于材料表面在前一道锻、轧中所产生的尖角或耳子，在随后的锻、轧时压入金属本身而形成。钢材表面的折叠，可采用机械加工的方法进行去除。

划痕

在生产、运输等过程中，钢材表面受到机械刮伤形成的沟痕，称为划痕，也叫刮伤或擦伤。划痕缺陷的存在，能降低金属的强度；对薄钢板，除降低强度外，还会像切口一样地造成应力集中而导致断裂；尤其在压制时，它会成为裂纹或裂纹扩展的中心。对于压力容器来说，表面是不允许有严重的划痕存在的，否则会成为使用过程中发生事故的起点。

斑疤

金属锭及型材的表面由于处理不当，往往会造成粗糙不平的凹坑。这些凹坑是不深的， 一般只有2~3mm。因其形状不规则，且大小不一，故称这种粗糙不平的凹坑为结疤，也称为斑疤。

若结疤存在于板材上，尤其是主薄板上，则不仅能成为板材腐蚀的中心，在冲制时还会产生裂纹。在制造弹簧等零件用的钢材上，是不允许存在结疤缺陷的。因为结疤容易造成应力集中，导致疲劳裂纹的产生，大大地影响弹簧的寿命和安全性。

表面裂纹

钢材表面出现的网状龟裂或缺口，是由于钢中硫高锰低引起热脆，或因铜含量过高、钢中非金属夹杂物过多所致。

分层

由于非金属夹杂、未焊合的内裂纹、残余缩孔、气孔等原因，使剪切后的钢材断面呈黑线或黑带，将钢材分离成两层或多层的现象，称为分层。

引起失效的常见缺陷夹杂物及其对钢性能的影响

（1）夹杂物的分类

钢在加工变形中，各类夹杂物变形性不同，按其变形能力分为三类：

脆性夹杂物

一般指那些不具有塑性变形能力的简单氧化物（Al2O3、Cr2O3、ZrO2等）、双氧化物（如FeO·Al2O3、MgO·Al2O3、CaO·6Al2O3）、碳化物（TiC）、氮化物(TiN、Ti(CN)AlN、VN等)和不变形的球状或点状夹杂物（如球状铝酸钙和含SiO2较高的硅酸盐等）。

钢中铝硅钙夹杂物具有较高的熔点和硬度，当压力加工变形量增大时，铝硅钙被压碎并沿着加工方向而呈串链状分布，严重破坏了钢基体均匀的连续性。

塑性夹杂物

这类夹杂物在钢经受加工变形时具有良好的塑性，沿着钢的流变方向延伸成条带状，属于这类的夹杂物含SiO2量较低的铁锰硅酸盐、硫化锰（MnS）、（Fe,Mn）S等。夹杂物与钢基体之间的交界面处结合很好，产生裂纹的倾向性较小。

半塑性变形的夹杂物

一般指各种复合的铝硅酸盐夹杂物，复合夹杂物中的基体，在热加工变形过程中产生塑性变形，但分布在基体中的夹杂物（如CaO·Al2O3、尖晶石型的双氧化物等）不变形，基体夹杂物随着钢基体的变形而延伸，而脆性夹杂物不变形，仍保持原来的几何形状，将阻碍邻近的塑性夹杂物自由延伸，而远离脆性夹杂物的部分沿着钢基体的变形方向自由延伸。

（2）夹杂物对钢性能的影响

大量试验事实说明夹杂物对钢的强度影响较小，对钢的韧性危害较大，其危害程度又随钢的强度的增高而增加。