断裂破坏原因分析

◆ 检测介绍 ◆

◆ 检测项目及标准◆

断裂破坏原因分析项目

针对不同类型的断裂破坏现象，中钢国检提供了一系列全面而细致的分析项目：

断口形貌分析：利用扫描电子显微镜（SEM）观察断口微观形貌，识别断裂类型（如韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂等）。

成分与组织结构分析：通过能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）等手段，分析材料成分及微观组织结构，评估材料质量。

力学性能评估：进行拉伸、冲击、硬度等力学性能测试，评估材料力学性能是否符合设计要求。

应力与应变分析：采用有限元分析（FEA）等方法，模拟材料在实际工况下的应力分布与应变状态，揭示断裂诱因。

环境适应性评估：模拟不同环境条件（如高温、低温、腐蚀介质等），评估材料在特定环境下的断裂风险。

断裂破坏原因分析标准

断裂破坏原因分析需依据相关标准进行，以确保结果的准确性和可靠性。常用的标准包括：

GB/T 10561-2023《钢中非金属夹杂物含量测定标准》

GB/T 13298-2015《金属显微组织检验方法》

GB/T 226-2015《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》

GB/T 231.1-2018《金属材料布氏硬度试验第1部分:试验方法》等

◆第三方检测报告-案例◆

断裂破坏原因分析报告能够为企业提供全面、权威的技术依据，帮助企业快速识别并解决问题，提高设备和产品的可靠性。中钢国检作为老牌第三方检测机构，深耕行业40年，其拥有非常丰富的断裂破坏原因分析经验，下面是某单位委托中钢国检风机叶片与轮毂连接螺栓失效分析，客户送检了3根已经断裂的螺栓样品，详细内容如下：

工程部位：风机叶片与轮毂连接处

样品名称：风机叶片与轮毂连接螺栓

规格型号：螺母 GB/T 6170 ，双头螺柱 YJ-CGI59.8C-A-01 20a

样品数量：3 根

样品特征：已断裂

检验依据：GB/T 38803-2020

主要仪器设备：1.扫描电镜(检 J101);2.金相显微镜(检 J115);3.体视显微镜(检 J116);4.低倍组织热酸 蚀装置(检 J117);5.火花放电直读光谱仪(检 C010);6.维氏硬度计(检 J118)。

检验项目：失效分析

理化检验情况：

为分析断裂原因，需对断裂螺栓进行理化检验。检验项目、检验方法及检验位置见表 1。

宏观形貌及缺陷观察：

对 1#螺栓~3#螺栓断面进行观察，1#螺栓~3#螺栓断面均与螺栓轴向垂直，断口平齐， 未见明显腐蚀。断裂表面均存在明显的贝纹线，根据断口表面贝纹线的走向可以判断，螺 栓的断裂起始于螺纹牙底根部表面。

微观形貌观察：

对 1#螺栓断面进行断口形貌、断裂特征观察，断裂源区局部已磨平，未见明显腐蚀， 扩展区可见疲劳辉纹，微观呈准解理断裂特征，终断区为韧窝特征

对 2#螺栓断面进行断口形貌、断裂特征观察，断裂源区局部已磨平，未见明显腐，蚀，扩展区可见疲劳辉纹，微观呈准解理断裂特征，终断区为韧窝特征

对 3#螺栓断面进行断口形貌、断裂特征观察，断裂源区局部已磨平，未见明显腐 蚀，扩展区可见疲劳辉纹，微观呈准解理断裂特征，终断区为韧窝特征

能谱检验：

在 3#螺栓断面断裂源区进行能谱检验，检验位置及检验结果。 由检验结果可知，螺栓断面断裂源区主要为 Fe、O、Cr 等元素，未见异常元素存在。

显微组织检验：

在 1#~3#螺栓断裂源处纵向剖开进行纵截面显微组织检验，断裂源处组织均为回火索 氏体，非断裂源处组织也均为回火索氏体，未见异常

脱碳层检验:

在螺栓断裂源处纵向剖开进行纵截面脱碳层检验，断裂源处螺纹牙底未出现完全脱碳 层，部分脱碳层深度为 0，符合 NB/T 10214-2019 标准要求，未见异常

在螺栓非断裂源处横截面进行脱碳层检验，螺栓螺杆处未见脱碳现象

非金属夹杂物检验:

对 1#~3#螺栓断裂源区纵截面进行非金属夹杂物检验，1#~3#螺栓非金属夹杂物级别符合 NB/T 10214-2019 标准要求，未见异常。断裂源处未见明显夹杂物

化学成分检验:

对 1#~3#螺栓断口处附近进行化学成分检验,1#~3#螺栓的化学成分符合 NB/T 10214-2019 标准中 42CrMo 要求，未见异常。

维氏硬度检验:

对 1#~3#螺栓断面附近区域进行维氏硬度检验，1#~3#螺栓维氏硬度符合 NB/T 10214-2019 标准中 10.9S 等级要求，未见异常。

低倍组织检验:

对 1#~3#螺栓近断面处横截面进行化学低倍组织检验，由检验结果可知，1#~3#螺栓低倍组织检验面均无目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、 翻皮、白点、晶间裂纹等缺陷，符合 NB/T 10214-2019 标准要求，未见异常.

综合分析:

由非金属夹杂物、脱碳层、化学成分、维氏硬度和低倍组织检验结果可知，螺栓的非 金属夹杂物、脱碳层、化学成分和维氏硬度均符合NB/T 10214-2019标准要求，未见异常。 由显微组织检验结果可知，断裂螺栓断裂源处和非断裂源处显微组织均为回火索氏体，未 见异常。由能谱检验结果可知，螺栓断面断裂源区主要为Fe、O、Cr等元素，未见异常元素 存在，表明螺栓未出现明显腐蚀。

由宏观形貌和缺陷观察结果可知，1#螺栓~3#螺栓断面均与螺栓轴向垂直，断口平齐， 未见明显腐蚀。断裂表面均存在明显的贝纹线，根据断口表面贝纹线的走向可以判断，螺 栓的断裂起始于螺纹牙底根部表面。贝纹线通常是裂纹由于交变载荷扩展，在裂纹源和瞬 断区之间形成像贝壳表面的圆弧线。由微观形貌观察结果可知，扩展区可见疲劳辉纹，微 观呈准解理断裂特征，终断区为韧窝特征。疲劳辉纹通常是金属构件在交变载荷下发生疲 劳裂纹时在断口上留下的显微痕迹，表明螺栓为疲劳断裂。

结合螺栓使用工况可知：螺栓用于风机叶片与轮毂连接，在工作状态下，螺栓内部存 在很高的拉应力，螺杆与螺纹交界处螺纹牙底根部又是应力集中的部位。风机叶片转动时， 在拉应力、振动等交变载荷作用下，应力集中部位萌生疲劳裂纹并扩展，最终导致螺栓断裂。

结论

1）螺栓是交变载荷作用下的疲劳断裂；

2）螺栓的非金属夹杂物、脱碳层、化学成分和维氏硬度均符合 NB/T 10214-2019 标准要求，未见异常。

综上，中钢国检是专业第三方检测机构，提供材料或构件的破坏原因分析全面检测服务，并且中钢国检检测服务覆盖全国，各个地区客户可就近选择检测站和实验室。同时，中钢国检支持邮寄、上门取样和现场检测等多个送检方式，线上委托，检测方便快捷，一般3-7天即可出具正规检测报告。若您有破坏原因分析或其他检测需求，均可随时咨询中钢国检，与工程师沟通具体的检测样品及检测项目指标，并获取优惠报价。

◆ 企业优势 ◆

以上是断裂破坏原因分析文章内容，可与工程师一对一沟通检测报告。文章来源：中钢国检（第三方检测公司）