锻压技术

SWCH10A钢塞子装配过程断裂失效分析

英文标题：Failure analysis on fracture of SWCH10A steel plug in the assembling process

作者：金林奎周斌黄持伟朱志兵杜水明

单位：广东省东莞市质量监督检测中心国家模具产品质量监督检验中心株洲中车天力锻业有限公司

分类号：TG147

出版年,卷(期):页码：2018,43(11):160-172

摘要：

采用火花放电直读光谱仪、数显维氏硬度计、光学显微镜以及扫描电镜，对SWCH10A钢塞子断裂失效件的化学成分、表面硬度、断口形貌及显微组织进行检测和分析。结果表明，塞子失效件断口形成于法兰与螺杆交界的凹槽部位，裂纹源起始于凹槽表面，终断区结束于螺杆圆孔。在法兰内孔及螺杆圆孔表面，都存在冷镦变形的纤维状组织，造成沿变形流线开裂的应力开裂裂纹。由于塞子零件凹槽表面机加工粗糙，表面粗糙刀痕存在极大的应力集中，因而裂纹优先在凹槽表面的粗糙刀痕间形成，产生应力集中的多源台阶裂纹。随着螺纹拧紧过程的旋转扭矩力的作用，断口沿人字纹环形扩展延伸，最终造成零件的整体断裂。零件表面的变形珠光体条带间及应力开裂裂纹，会进一步增加断口的扩展进程。

The chemical composition, surface hardness, fracture morphology and microstructure of SWCH10A steel plug rupture failure parts were detected and analyzed by spark discharge direct reading spectrometer, digital Vickers hardness tester, optical microscope and scanning electron microscope. The results show that the fracture surface of plug failure parts is formed in the groove of flange and screw junction, and the crack source starts at the surface of groove and the terminating region ends at the screw hole. On the surface of the flange hole and the screw hole, there is fibrous tissue of cold heading deformation that results in stress cracking cracks along the deformation streamline. Due to the rough machining on the groove surface of plug part, a great stress concentration exists on the rough surface marks, and the cracks are preferentially formed between the rough cut marks on the surface of groove to generate stress-concentrated multi-source step cracks. With the rotation of the screw tightening torque, the fracture extends along the Herringbone ring and eventually results in the fracture of the overall part. However, the deformed pearlite tape and stress cracking cracks on the surface of
parts improve the fracture expansion process further.

基金项目：

广东省东莞市产学研合作项目（201550910500294）

金林奎(1966-)，男，硕士，高级工程师,E-mail：jinlinkui@foxmail.com

参考文献：

［1］李登超.钢材质量检验
［M］.北京：化学工业出版社，2008.

Li D C. Qality Ispection
［M］.Beijing：Chemical Industry Press，2008.

［2］陈君才.金属构件的失效分析
［M］.西安：成都科技大学出版社，1987.

Chen J C.Failure Analysis of Metal Components
［M］.Xi′an：Chengdu University of Science and Technology Press，1987.

［3］程培源.模具寿命与材料
［M］.北京：机械工业出版社，1999.

Cheng P Y.Die Life and Materials
［M］.Beijing：Machinery Industry Press，1999.

［4］钟群鹏, 赵子华. 断口学
［M］. 北京: 高等教育出版社，2005.

Zhon Q P，Zhao Z H.Fracture
［M］.Beijing：Higher Education Press，2005.

［5］马爱斌, 蒋建清.金属热处理及质量检验
［M］.南京：东南大学出版社，2001.

Ma A B，Jiang J Q.Metal Heat Treatment and Quality Inspection
［M］.Nanjing：Southeast University Press ，2001.

［6］林际熙，王美生，吴兴泉.金属力学性能检验
［M］.北京：冶金工业出版社，1999.

Lin J X，Wang M S，Wu X Q.Metal Mechanical Properties Test
［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，1999.

［7］张鲁阳.模具失效与防护
［M］.北京：机械工业出版社，1998.

Zhang L Y.Mold Failure and Protection
［M］.Beijing：Machinery Industry Press，1998.

［8］宋余九. 金属的晶界与强度
［M］. 西安: 西安交通大学出版社, 1987.

Son Y J.Metal Grain Boundaries and Strength
［M］.Xi′an：Xi′an Jiaotong University Press，1987.

［9］GB/T 13299—1991，钢的显微组织评定方法
［S］.

GB/T 13299—1991,Steel microstructure evaluation method
［S］.

［10］孙盛玉, 戴雅康.热处理裂纹分析图谱
［M］.大连：大连出版社，2002.

Sun S Y，Dai Y K.Heat Treatment Crack Analysis Map
［M］.Dalian：Dalian Press ，2002.

［11］宋子濂，史建平，邹定强.车辆断裂失效分析图谱
［M］.北京：中国铁道出版社，1995.

Son Z L，Shi J P，Zou D Q.Vehicle Failure Analysis of Failure
［M］.Beijing：China Railway Press，1995.

［12］GB/T 6394—2017，金属平均晶粒度测定方法
［S］.

GB/T 6394—2017,Method for determining the average grain size of metals
［S］.

［13］赵德颖, 张连东, 朱恩领, 等.枝杈类锻件挤压过程折叠缺陷形成研究
［J］.塑性工程学报, 2017，24(2)：10-16.

Zhao D Y，Zhang L D，Zhu E L, et al.Folding defect formation of branch-type forgings during extrusion
［J］.Journal of Plastic Engineering, 2017, 24(2): 10-16.

［14］李春胜, 黄德彬.金属材料手册
［M］.北京：化学工业出版社，2005.

Li C S，Huang D B.Metallic Materials Handbook
［M］.Beijing：Chemical Industry Press，2005.

［15］GB/T 6394—2017，金属平均晶粒度测定方法
［S］.

GB/T 6394—2017,Method for determining the average grain size of metals
［S］.

［16］史美堂.常用模具钢热处理性能
［M］.上海：上海科学技术出版社，1981.

Shi M T.Common Mold Steel Heat Treatment Performance
［M］.Shanghai：Shanghai Science and Technology Press，1981.

［17］郑学坊, 邱允新, 唐镇南.金相分析技术
［M］.上海：上海科学技术出版社，1987.

Zheng X F，Qiu Y X，Tang Z N.Metallographic Analysis Technology
［M］.Shanghai：Shanghai Science and Technology Press，1987.

［18］张栋，钟培德，陶春虎,等.失效分析
［M］.北京：国防工业出版社.2003.

Zhang D，Zhon P D，Tao C H,et al.Failure Analysis
［M］.Beijing：National Defense Industry Press，2003.

［19］孙一唐，李湘多，郑瑅.工具钢及其热处理
［M］.北京：机械工业出版社.1986.

Sun Y T，Li X D，Zheng T.Tool Steel and Its Heat Treatment
［M］.Beijing：Machinery Industry Press，1986.

［20］樊东黎, 徐跃明, 佟晓辉.热处理工程师手册
［M］.北京：机械工业出版社，2004.

Fan D L，Xu Y M，Tong X H.Heat Treatment Engineer′s Handbook
［M］.Beijing：Machinery Industry Press，2004.

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