失效分析

優(yōu)爾鴻信汽車發(fā)動機螺栓斷裂

優(yōu)爾鴻信檢測技術(shù)(深圳)有限公司

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一測試背景

汽車發(fā)動機螺栓在車輛路過顛簸路面時發(fā)生斷裂，斷裂位置位于螺栓與底座連接處齒根底部。客戶送檢失效樣品進行檢測分析，以期找出失效原因。

螺栓與底座為一體成型，材質(zhì)為40Cr，設計硬度為32-39HRC，熱處理工藝為調(diào)質(zhì)處理(淬火+510℃回火)，表面進行達克羅處理。具體圖片如圖1所示。

圖2 螺栓斷口宏觀形貌圖

3.2微觀形貌觀察：

在1#-1螺栓斷面A區(qū)域可以觀察到：裂紋源位于螺栓邊緣的齒根底部，且裂紋源附近成分無明顯異常(位置2、3未檢測到與位置1一致的達克羅層特征元素Zn）；擴展區(qū)B區(qū)域可觀察到明顯的疲勞輝紋，為疲勞斷裂；終斷區(qū)C區(qū)域可觀察到河流花樣和部分細小韌窩，為準解理斷裂。具體形貌見圖3。

圖3  螺栓斷口微觀形貌圖

3.3拋光態(tài)&腐蝕態(tài)形貌觀察：

1.裂紋源附近螺牙根部，裂紋內(nèi)無達克羅層，說明該裂紋并非在達克羅處理之前產(chǎn)生；

2.斷口位置基體未觀察到較大氣孔和夾雜物；

3.1#螺栓螺牙和芯部組織均為呈帶狀分布鐵素體+珠光體，并非調(diào)質(zhì)組織。具體形貌見圖4。

圖4  拋光態(tài)&腐蝕態(tài)形貌圖

3.4化學成分測試：

參照GB/T 3077-2015標準，斷裂螺栓化學成分符合40Cr的規(guī)格要求。具體成分結(jié)果見表1。

表1  螺栓成分結(jié)果表

3.5硬度測試：

從硬度測量結(jié)果可以看出，螺栓芯部硬度低于管控下限。具體硬度測試結(jié)果見表2。