案例：焊接芯軸失效分析

1、汽車套筒/芯軸焊縫斷口分析補(bǔ)充材料某公司送來斷裂失效芯軸樣品，據(jù)該公司相關(guān)人員介紹斷裂失效發(fā)生在焊 縫位置。送檢斷裂芯軸樣品宏觀形貌如圖1和圖2所示。要求分析套筒與芯軸 焊縫在使用過程中發(fā)生斷裂的原因。限于斷裂后失效件的采集受限，廠方僅送 檢一半失效件（芯軸）；另外從已焊接完成而未斷的實(shí)際產(chǎn)品上線切割制取了 含完整焊縫的試樣，如圖3所示。圖1送檢樣品宏觀形貌圖2送檢樣品圖1中的局部放大（a）焊縫正面（b）含完整焊縫試樣的側(cè)面圖3含完整焊縫的試樣1送檢焊縫套筒材料為27simn鋼，芯軸材料為20#鋼，其化學(xué)成分以及力學(xué)性能市該公司捉供，具體數(shù)值見下表。表1 27simn鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（

2、）試驗(yàn)項(xiàng)ncmnsispcrnicu保證值0.240.321.11.41.11.4w0.035w0.035<0.25<0.30w0.25表2 27simn鋼的力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)rob (mpa)os (mpa)a (%)z一般值9808354012表3 20#鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（）試驗(yàn)項(xiàng)目cmnsispcrnicu保證值0.170.240.350.650.170.37w0.035w0.035w0.25w0.25w0.25表4 20#鋼的力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目ob (mpa)os (mpa)a (%)z一般值370-5202152724套筒與芯軸的焊接結(jié)構(gòu)如圖所示，坡口形式見圖。焊接采用1

3、.2焊絲jm-58,焊接時(shí)適宜的焊接參數(shù)為1=235300a, u=2832v, q=15201/min。圖3芯軸套筒焊接結(jié)構(gòu)形式剖面圖2.試樣制備及檢測(cè)方法從送檢的斷裂失效件和廠家送檢的完整焊縫上分別截取斷口、金相試樣、 硬度試樣和化學(xué)成分試樣分別進(jìn)行分析。斷裂面經(jīng)丙酮超聲波清洗后，采用 jxa-8800r型型電子探針對(duì)斷口形貌進(jìn)行觀察。金相試樣制備是在金相砂紙上 磨至2000#,然后拋光，洗凈后用4%硝酸酒精溶液浸蝕，在vhx-600k型超景 深三維顯微系統(tǒng)下進(jìn)行組織和宏觀斷口形貌觀察。采用hvsjozc型硬度計(jì)對(duì) 送檢樣品進(jìn)行硬度測(cè)試。采用gp1000光譜分析儀器對(duì)送檢的原材料進(jìn)行化學(xué)成

4、 分分析。3初步化學(xué)成分分析利用gp1000光譜分析儀器對(duì)送檢的完整焊縫及兩邊母材進(jìn)行化學(xué)成分分析，測(cè)試結(jié)果見表5。表5送檢樣品焊縫及母材的化學(xué)成分測(cè)定結(jié)果試樣csimnpscrnicu20#鋼0.4780.2380.720.0160.0130.064<0.0010.00527simn0.03041.1461.3370.0130.0110.0950.020.108焊縫0.2070.6471.1130.0150.0110.0650.0020.065斷裂失效分析的分析思路:在分析z前應(yīng)該盡可能得到關(guān)于心軸斷裂的背景資料，比如材 料成分及性能的保證值、焊接結(jié)構(gòu)及工藝、失效部位的宏觀形貌等。然后對(duì)心軸斷口形貌、 兩種基體及焊材材質(zhì)成分、焊接結(jié)構(gòu)、斷口金相、硬度進(jìn)行分析研究，尋找心軸斷