失效分析案例-旋耕刀

发布日期：2022-03-28 16:39　浏览次数：

某型号耕地用旋耕刀在使用过程中非正常断裂，为分析旋耕刀断裂根本原因，分别在断裂产品、未使用产品及锻造后未热处理产品上取样进行化学成份分析、硬度测试、非金属夹杂物检测、脱碳层深度测试、金相分析及断后宏微观形貌分析。试样取样位置见见图1-图4。

各项检测结果如下所示，由非金属夹杂物检测结果可知，试样非表面区域存在较严重的DS类夹杂物，由金相检测结果可知，样品表面存在较多浅表面缺陷，缺陷周围存在脱碳现象。图29、图31显示，样品表面存在局部过烧现象。由断口形貌分析可知，试样1断口为沿晶断裂和穿晶断裂混合形貌，且晶粒较粗大。试样3断口为沿晶断裂和穿晶断裂混合形貌，且晶粒较大。人造断口显示，试样3再淬火未回火断口为沿晶断裂和穿晶断裂混合形貌，试样3断口为沿晶断裂相貌，晶粒均粗大。试样4断口为沿晶断裂和穿晶断裂混合形貌，且晶粒较细小。

综合各项分析检测结果，产品断裂原因为：

1、产品锻造过程中锻造温度偏高，致使晶界杂质偏析。同时生产过程中出现部分产品锻造温度过高，以至于有的产品表面出现过烧现象，并且晶粒粗大，严重降低产品强度，导致产品使用过程中非正常断裂。

2、产品表面存在缺陷及脱碳。表面脱碳层及表面缺陷的存在使得产品在使用过程中易形成表面裂纹，从而导致产品断裂。

改进意见及建议：

1、适当降低锻造温度，建议按碳素工具钢不超过1100℃，锻造加热过程中出现的异常产品报废处理或正火后再使用。

2、淬火过程中延长淬火保温时间，适当增加还原性气氛含量，消除产品表面脱碳现象。

3、严格控制原材料质量，防止存在亚表层缺陷的原材料流入到生产工序。

4、产品使用过程中柄部出现明显弯曲变形，取消柄部回火处理，提高柄部强度。

1.化学成分分析：

测试方法：GB/T 4336-2016

元素	碳(C)	硅(Si)	锰(Mn)	磷(P)	硫(S)
结果(wt)，%	0.70	0.64	0.82	0.013	0.005

2. 硬度测试：

测试方法：GB/T 4340.1-2009

测试项目	试样	测试位置	结果			平均值
HV10	1-1	截面	422	429	400	417
	1-2	截面	510	508	506	508
	3-1	截面	454	458	453	455
	3-2	截面	522	520	564	535
HV10	4-1	截面	446	439	438	441
HV10	4-3	截面	546	542	546	545

3. 非金属夹杂物测试:

测试方法：GB/T 10561-2005

非金属夹杂物见下表。

项目	试样	测试位置	类别 A		类别B		类别C		类别D		类别DS
项目	试样	测试位置	细系	粗系	细系	粗系	细系	粗系	细系	粗系	类别DS
结果	1-1	截面	-	-	-	-	-	-	1.0	-	-
	1-2	截面	-	-	-	-	-	-	1.0	-	-
	3-1	截面	-	-	-	-	-	-	1.0	-	-
	3-2	截面	-	-	-	-	-	-	1.0	-	-
	4-2	截面	-	-	-	-	-	-	1.0	0.5	-
	4-3	截面	-	-	-	-	-	-	0.5	0.5	2.5
	5	截面	-	-	-	-	-	-	1.0	0.5	0.5

4. 脱碳层深度测试：

测试方法：GB/T 224-2019 金相法

腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液

步骤1：从原始样品上制取试样；

步骤2：清洁，抛光，腐蚀；

步骤3：在显微镜下观察。

测试结果：

测试项目	测试位置	测量值(mm)					总脱碳层深度(mm)
结果-1	截面	0.18	0.19	0.20	0.19	0.17	0.19
结果-3	截面	0.13	0.13	0.12	0.11	0.11	0.12
结果-4	截面	0.04	0.04	0.05	0.05	0.06	0.05
结果-5	截面	0.20	0.19	0.19	0.20	0.20	0.20