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一则金属软管断裂实例分析

浏览数量: 4     作者: 本站编辑     发布时间: 2017-11-29      来源: 本站

一则金属软管断裂实例分析

    金属软管的裂纹有两个方向,一是沿着S型折弯处的周向裂纹,从表面起源,为线源,沿着软管的截面厚度方向扩展;另一个是呈纵向(或轴向) 的裂纹,也是从表面起源,为线源,沿着截面厚度方向扩展;当两个方向的裂纹交汇后,最终导致了金属软管的断裂。

    以一则金属软管断裂实例分析:表面布满泥土,呈土黄色,内表面则有黑色的积碳

    通过对周向折弯处的断口以及纵向断口做微观分析发现,断裂源均为线源,源区无明显材料缺陷,断口扩展区的特征均为疲劳特征。另外,其断口截面均存在不同程度的减薄,观察到的断裂截面最薄处仅仅为0.02 mm(其他未磨损区域的截面厚度则约为0.6mm) ;断口截面虽变薄,但断口附近并无变形痕迹,说明其截面的变薄并非因塑性拉伸引起。

    而断口附近的钢带表面存在明显的磨损痕迹,其磨损特征为粘着磨损+ 磨粒磨损。据文献报道,304不锈钢如与摩擦副发生摩擦,也主要以粘着磨损机制为主,且随着表面摩擦的进行,表层组织会发生马氏体转变。在载荷和摩擦剪切应力的作用下,由于表层晶粒细化、以及高密度位错的综合作用使得304不锈钢的显微硬度增大;因此,在本案例中,金属软管断口附近的显微硬度比基体稍高,但其显微硬度的提高并不能提升其疲劳性能,一是软管截面本身较薄,并且随着磨损的消耗,截面变得更薄,其疲劳性能随着下降。另外,表层诱发马氏体的增加对SUS304奥氏体不锈钢的磨损无明显影响。因此可以这样说,虽然在摩擦的过程中,304不锈钢表面出现了马氏体,显微硬度也升高,但这不能阻止不锈钢薄板表面的材料损耗以及疲劳强度的下降。

    在这则实例中,除了粘着磨损,其表面还有磨粒磨损的痕迹,这些磨粒成分主要是Si、O之类,是外界带入的尘土或泥沙颗粒混入了金属软管间隙,磨粒加剧了不锈钢带的磨损。泥沙渗入加剧磨损之外,更造成了金属软管不能再自由伸缩,即发生卡死现象。而金属软管部分区域卡死,也造成了其他区域的受力异常,更加速了此区域的断裂的发生。


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