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材料分析案例
齿轮摇臂失效分析
时间:2023-11-14

公司名称:深圳中翔检测技术有限公司www.zhongxiangjc.com

失效件为齿轮摇臂L/R、摇壁L/R,规格型号FDB-004-12/13,材质为FCQ-2高强钢,性能等级为高等级,样品功能为转动力传动,折叠屏转轴旋转力臂传动到联动齿轮,带动上下屏幕打开/闭合,成型及热处理方式为粉末治金工艺+热处理(固溶+时效),失效阶段PR1-1试产阶段,生产厂家为华晶。

失效背景为产品在低温40度做寿命测试14000次断裂,其断裂位置为样品外观形状拐角连接位置。

测试信息:

1.宏观检查

将样品置于体视显微镜下进行观察:

    如图1所示,样品断口区域无明显塑性变形,未发现明显的放射状形貌及疲劳扩展形貌,断口上部及断口下部均有明显的压入痕迹,有明显的双裂纹源断口特征,即裂纹起源于断口上下两侧,在应力的作用下向芯部扩展直至断裂。

齿轮摇臂失效分析

2、微观分析

测试概述:断口清洗后,对断口裂纹源及周边进行扫描电镜(SEM)断面形貌分析。

如图2-图9所示,断口发现大量的孔洞及疏松缺陷。断口整体呈颗粒状,上下两侧断口均有发现明显的疲劳辉纹,整体呈现疲劳断裂特征。

齿轮摇臂失效分析

齿轮摇臂失效分析

3.金相检验

取失效件断口附近和未失效件相同位置做金相分析,测试结果如下:

如图10-图11所示,样品抛光态均能发现大量孔洞,失效件孔洞数量及面积占比明显大于未失效件。

如图12-图13所示,失效件近表面位置有明显的脱碳层存在,也能发现较多块状及短杆状铁素体存在,未失效件仅有极少量铁素体存在,且不存在完全脱碳层。

如图13~图14所示,失效件裂纹有明显的二次裂纹沿孔洞扩展特征,未失效件组织较均匀。

齿轮摇臂失效分析

齿轮摇臂失效分析

4.结论

综上以上分析:该样品的失效模式为起源于表面的疲劳断裂。主要原因可能为:烧结时存在较多孔洞,淬火时保护气氛不够,造成表面形成脱碳层,在淬火冷却的过程中,马氏体膨胀大于铁素体膨胀,其表面承受较大的拉应力,降低了表面组织的晶间结合力和表面强度,淬火工艺不良行成较多铁素体,进一步降低晶间结合能力。表面孔洞和脱碳组织及存在较多铁素体的叠加作用,导致在疲劳试验时在其表面易应力集中行成初始裂纹,并在交变应力的作用下疲劳扩展,直至截面不足以承受所加应力时发生瞬时断裂。

公司名称:

深圳中翔检测技术有限公司,实验室位于特区深圳,专注于为客户提供金属材料制品,塑料橡胶制品,仓储货架,汽车零部件,轨道交通部件,紧固件,油漆涂料,电子元器件等产品的检验,鉴定,认证及研发等专业技术服务,服务对象涉及基础工业,港口机械,物流仓储,新能源,汽车,电力设施,航空航天及教育科研等领域。中翔检测多年来扎根于珠三角,服务于全国,依托专业的实验室技术人员,先进的检测方法,协助客户解决研发,生产,验收,贸易等多个环节的技术问题。中翔检测作为一家独立,专业,严谨,诚信的第三方检测机构,秉承着为客户提供优质服务的企业理念,是您值得信赖的合作伙伴。


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齿轮摇臂失效分析
时间:2023-11-14

公司名称:深圳中翔检测技术有限公司www.zhongxiangjc.com

失效件为齿轮摇臂L/R、摇壁L/R,规格型号FDB-004-12/13,材质为FCQ-2高强钢,性能等级为高等级,样品功能为转动力传动,折叠屏转轴旋转力臂传动到联动齿轮,带动上下屏幕打开/闭合,成型及热处理方式为粉末治金工艺+热处理(固溶+时效),失效阶段PR1-1试产阶段,生产厂家为华晶。

失效背景为产品在低温40度做寿命测试14000次断裂,其断裂位置为样品外观形状拐角连接位置。

测试信息:

1.宏观检查

将样品置于体视显微镜下进行观察:

    如图1所示,样品断口区域无明显塑性变形,未发现明显的放射状形貌及疲劳扩展形貌,断口上部及断口下部均有明显的压入痕迹,有明显的双裂纹源断口特征,即裂纹起源于断口上下两侧,在应力的作用下向芯部扩展直至断裂。

齿轮摇臂失效分析

2、微观分析

测试概述:断口清洗后,对断口裂纹源及周边进行扫描电镜(SEM)断面形貌分析。

如图2-图9所示,断口发现大量的孔洞及疏松缺陷。断口整体呈颗粒状,上下两侧断口均有发现明显的疲劳辉纹,整体呈现疲劳断裂特征。

齿轮摇臂失效分析

齿轮摇臂失效分析

3.金相检验

取失效件断口附近和未失效件相同位置做金相分析,测试结果如下:

如图10-图11所示,样品抛光态均能发现大量孔洞,失效件孔洞数量及面积占比明显大于未失效件。

如图12-图13所示,失效件近表面位置有明显的脱碳层存在,也能发现较多块状及短杆状铁素体存在,未失效件仅有极少量铁素体存在,且不存在完全脱碳层。

如图13~图14所示,失效件裂纹有明显的二次裂纹沿孔洞扩展特征,未失效件组织较均匀。

齿轮摇臂失效分析

齿轮摇臂失效分析

4.结论

综上以上分析:该样品的失效模式为起源于表面的疲劳断裂。主要原因可能为:烧结时存在较多孔洞,淬火时保护气氛不够,造成表面形成脱碳层,在淬火冷却的过程中,马氏体膨胀大于铁素体膨胀,其表面承受较大的拉应力,降低了表面组织的晶间结合力和表面强度,淬火工艺不良行成较多铁素体,进一步降低晶间结合能力。表面孔洞和脱碳组织及存在较多铁素体的叠加作用,导致在疲劳试验时在其表面易应力集中行成初始裂纹,并在交变应力的作用下疲劳扩展,直至截面不足以承受所加应力时发生瞬时断裂。

公司名称:

深圳中翔检测技术有限公司,实验室位于特区深圳,专注于为客户提供金属材料制品,塑料橡胶制品,仓储货架,汽车零部件,轨道交通部件,紧固件,油漆涂料,电子元器件等产品的检验,鉴定,认证及研发等专业技术服务,服务对象涉及基础工业,港口机械,物流仓储,新能源,汽车,电力设施,航空航天及教育科研等领域。中翔检测多年来扎根于珠三角,服务于全国,依托专业的实验室技术人员,先进的检测方法,协助客户解决研发,生产,验收,贸易等多个环节的技术问题。中翔检测作为一家独立,专业,严谨,诚信的第三方检测机构,秉承着为客户提供优质服务的企业理念,是您值得信赖的合作伙伴。