钢结构失效分析,氢脆和应力腐蚀
起落架300M钢螺粧氢脆断裂
某飞机起落架螺桩安装一段时间后,螺桩发生了断裂,断裂位于扣螺纹根部。螺桩材料为300M钢,表面经镀镉-钛处理。
螺桩断口宏观形貌见图9,分成两个区域:
Ⅰ区断面粗糙、暗灰色,呈结晶颗粒状,约占断口总面积的1 / 3;
Ⅱ区平坦、银灰色,占断口总面积的2/3左右。断口边缘多处可见明显的机械损伤痕迹,见图10。
Ⅰ区的高倍形貌呈沿晶断裂特征,晶界面并不光滑,而是布满了细小条状的撕裂棱线,局部可见“鸡爪状”形貌,见图11。
Ⅱ区为瞬断区,呈靭窝断裂特征。
对断口Ⅰ区由边缘向内部依次进行能谱成分分析,在沿晶区未发现镉元素,可见,沿晶裂纹的产生与镉脆无关。
由螺桩断口的微观特征可知,螺桩的断裂性质为氢脆断裂。
由所测螺桩的硬度换算出抗拉强度为1892MPa,符合技术规定σb= 1960MPa±100MPa的要求。
对失效螺桩、与失效螺桩同批电镀的一件无机械损伤的螺桩、新制无机械损伤的螺桩以及原材料进行氢含量测试,结果见表3。
可以看出,失效件氢含量高于与失效螺桩同批电镀的无机械损伤的螺桩,略高于原材料的氢含量;除失效件外,与失效螺桩同批次螺桩及新制螺桩的氢含量均低于原材料,
由此表明,失效螺桩氢含量偏高与电镀及除氢工艺无关,而与机械损伤有直接关系。表面机械损伤是导致螺桩氢脆断裂的主要原因。