支座零件裂紋失效分析

趙云

摘要：某型飛機(jī)支座零件存在裂紋。通過(guò)對(duì)該支座零件進(jìn)行外觀檢查、x光檢查、斷口宏觀及微觀觀察、裂紋高倍檢查、材料顯微組織檢查、化學(xué)成分光譜分析及硬度測(cè)試等工作，確定了該支座零件的裂紋性質(zhì)及產(chǎn)生原因。結(jié)果表明：該支座零件裂紋性質(zhì)為外力致非一次性斷裂，裂紋起源于零件筋條頂部表面及筋條兩側(cè)的零件表面。

關(guān)鍵詞：支座零件；非一次性斷裂；應(yīng)力集中

引言

本報(bào)告通過(guò)對(duì)該支座零件外觀檢查、X光檢查、斷口宏觀及微觀觀察、裂紋高倍檢查、材料顯微組織檢查、化學(xué)成分光譜分析及硬度測(cè)試等工作，結(jié)合對(duì)該零件制造、裝配及使用情況綜合分析，確定該支座零件的裂紋性質(zhì)及產(chǎn)生原因。

1試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

1.1外觀檢查

該零件表面有一條明顯的大裂紋，裂紋起始于零件的筋條頂部，并向兩側(cè)擴(kuò)展至零件外輪廓邊緣。用體視顯微鏡仔細(xì)觀察，在上述大裂紋附近至10mm區(qū)域內(nèi)還可見(jiàn)許多微裂紋，各微裂紋形貌與大裂紋相似，擴(kuò)展走向與大裂紋走向一致，見(jiàn)圖1。

在該零件遠(yuǎn)離螺栓孔的一端耳片側(cè)面有一明顯的外力致表面損傷，損傷處已呈斜向表面，漆層磨損、脫落，露出基體合金，有磨痕及兩個(gè)平行、相似的壓坑，壓坑較深；耳片表面的邊緣有金屬堆積。見(jiàn)圖1。

1.2X光檢查

對(duì)該支座零件進(jìn)行X光檢查，結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3斷口宏觀觀察

將支座零件大裂紋人工打開，其斷口宏觀形貌。斷口垂直于零件板厚，較干凈，淺金屬灰色，呈閃光的小刻面斷口形貌。斷面可見(jiàn)放射狀棱線及明顯的臺(tái)階，裂紋源位于零件筋條頂部邊緣，為線源；擴(kuò)展區(qū)占斷口面積90%以上；瞬斷區(qū)接近零件表面，面積很小，顏色發(fā)亮，為人工打斷斷面。從斷口可見(jiàn)，該裂紋局部已接近穿透零件板厚。

1.4斷口微觀觀察

對(duì)上述斷口進(jìn)行掃描電鏡觀察，斷口微觀形貌見(jiàn)圖2。斷口微觀形貌為準(zhǔn)解理形貌，有鑄造疏松，未見(jiàn)其它冶金缺陷。

1.5高倍檢查

截取大裂紋附近微裂紋橫截面高倍試樣，未鑲嵌，磨制拋光后觀察，試樣邊緣未見(jiàn)明顯裂紋。表明大裂紋附近的微裂紋起始于零件表面，且尚處于裂紋萌生階段，深度很淺，故在對(duì)微裂紋橫斷面高倍檢查時(shí)不易看到。

1.6化學(xué)成分光譜分析

對(duì)該支座零件基體材料進(jìn)行化學(xué)成分光譜分析，結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，見(jiàn)表1。

1.7硬度測(cè)試

對(duì)該支座零件基體材料進(jìn)行布氏硬度測(cè)試，結(jié)果平均布氏硬度為106，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求（HB≥85）。

2結(jié)果分析與討論

從對(duì)該支座零件的X光檢查、斷口觀察、斷口橫截面高倍檢查、顯微組織檢查、化學(xué)成分光譜分析及硬度測(cè)試結(jié)果來(lái)分析，該零件斷口未見(jiàn)夾雜；

從對(duì)該支座零件外觀檢查、斷口觀察及斷口橫截面高倍檢查結(jié)果來(lái)看，裂紋處及其附近表面漆層完整；裂紋源及其附近組織未見(jiàn)夾雜、偏析，表明該零件裂紋非零件表面損傷及材料內(nèi)部夾雜等固有缺陷引起。

根據(jù)對(duì)該零件斷口觀察結(jié)果來(lái)分析，斷口源區(qū)及其它部位邊緣均未見(jiàn)陽(yáng)極化膜及油漆痕跡，表明該支座零件裂紋產(chǎn)生在陽(yáng)極化、噴漆之后。

從對(duì)該支座零件外觀檢查、斷口觀察及斷口橫斷面高倍檢查結(jié)果來(lái)看，該零件表面有一明顯裂紋，在該裂紋附近至10mm區(qū)域內(nèi)存在很多微裂紋，各微裂紋細(xì)小，形貌特征與大裂紋相似，且擴(kuò)展走向與大裂紋走向一致，深度很淺；大裂紋及微裂紋均起始于零件表面，裂紋處未見(jiàn)塑性變形，以上結(jié)果表明該零件裂紋是受某應(yīng)力反復(fù)作用產(chǎn)生，許多微裂紋尚處于萌生階段。

綜合以上結(jié)果分析認(rèn)為，該支座零件裂紋性質(zhì)為外力致非一次性斷裂，裂紋起源于零件筋條頂部表面及筋條兩側(cè)的零件表面；該零件裂紋系由于該支座零件下端耳片的正面受到外力作用產(chǎn)生，并在外力、振動(dòng)應(yīng)力、操縱拉桿的逆航向拉力等應(yīng)力作用下進(jìn)一步擴(kuò)展。

3、結(jié)論

（1）該支座零件材質(zhì)未見(jiàn)異常。

（2）該支座零件裂紋性質(zhì)為外力致非一次性斷裂，裂紋源位于零件筋條頂部表面及筋條兩側(cè)的零件表面。

（3）該零件裂紋系由于該支座零件下端耳片的正面受到外力作用產(chǎn)生，并在外力、振動(dòng)應(yīng)力、操縱拉桿的逆航向拉力等應(yīng)力共同作用下進(jìn)一步擴(kuò)展。