一、釬焊接頭斷裂裂紋宏觀分析
對失效件裂紋進行宏觀觀察發(fā)析發(fā)現，裂紋萌生于釬焊圓角部位，并沿釬焊圓角根部擴展，說明在使用過程中，釬焊圓角根部是整個產品的薄弱位置，此處的應力和組織情況是我們分析斷裂原因的重點研究內容。對釬焊圓角表面的微觀形貌進行觀察發(fā)現，在釬焊圓角根部普遍存在著直徑為6μm左右，沿管壁周向連續(xù)分布的細微突起物。
這種現象的出現是由材料和工藝兩方面的綜合作用造成的。熔化溫度區(qū)間大的釬料，在緩慢釬焊加熱過程中，由于成分的偏析，低熔點組元首先熔化，并通過毛細作用流入釬焊間隙，高熔點組元由于未達到熔化溫度或熔化不完全，成為固態(tài)釬料殘渣留下。這種組織形貌在材料表面相當于尖缺口的作用，容易引起應力集中，促進疲勞裂紋在此萌生。
二、釬焊接頭斷口分析
由于產品是在發(fā)動機臺架試驗過程中破壞的，承受著振動疲勞載荷，初步判斷疲勞斷裂為產品的失效模式。首先用與導致產品接頭部位發(fā)生開裂同樣性質及方向的力將裂紋打開，用丙酮溶液對斷口進行幾分鐘的超聲清洗，再用酒精漂洗，然后用干燥氣流將斷口烘干。在低倍放大下觀察其宏觀形貌，發(fā)現斷口表面高低不平，有很多沿管壁徑向分布的臺階，為了確定產品的失效形式為疲勞斷裂，首先在斷口中尋找疲勞斷裂所特有的特征——疲勞輝紋，結果在斷口中間部位發(fā)現了典型的疲勞輝紋，有力的證明了產品的失效形式為疲勞斷裂。
在疲勞輝紋附近還發(fā)現了輪胎花樣，這是裂紋在擴展過程中匹配面上的棱角或硬的夾雜物、第二相顆粒等在循環(huán)載荷作用下向前跳躍式運動，在斷口表面上遺留下的互相平行，間距相等的一排壓痕。為高應力低周疲勞斷口所特有的特征形貌。斷口宏觀形貌的電鏡照片，半圓形的疲勞弧線，如A點所示，其圓心位于管壁外側，即為疲勞裂紋源，對疲勞源區(qū)進一步放大，可見放射狀疲勞溝線（二次臺階），全部收斂于疲勞核心處，進一步證實了疲勞裂紋萌生于此。沿管壁外側有多個疲勞源，符合低周疲勞失效斷口的特征。

疲勞裂紋起源于高應力處，一般來說，有兩種部位將出現高應力。一是構件表面，因為在大多數情況下，構件中高應力總是在表面，同時構件表面呈平面應力狀態(tài)，易于屈服而造成疲勞損傷，表面還難免有周圍介質的影響；一是應力集中處，如結構本身受力引起的應力集中，又如材料含有的缺陷，夾雜、熔渣、或構件中的孔、凹槽等幾何不連續(xù)處甚至加工痕跡將引起應力集中，成為疲勞裂紋源。釬焊圓角根部位于釬焊結構件的表面，本身又由于釬料瘤等表面缺陷造成了局部應力集中。這些因素都為疲勞裂紋在釬焊圓角根部萌生創(chuàng)造了條件。疲勞裂紋在釬焊圓角根部萌生后，便進入擴展階段。在斷面上沒有發(fā)現沿切應力方向（和主應力方向近似成45°）擴展的疲勞裂紋擴展的第Ⅰ階段。這是因為釬焊圓角根部的化合物相是垂直于母材生長的，而疲勞裂紋在化合物相中的擴展更容易進行（見第四章），使得疲勞裂紋的宏觀擴展路徑大體上垂直于主應力方向，即疲勞裂紋擴展沒有出現第Ⅰ階段，而直接進入第Ⅱ階段。疲勞輝紋就是在這一階段形成的。裂紋尖端的應力幅能顯著改變疲勞輝紋的寬度和間距，隨著裂紋的不斷擴展，剩下承受載荷的材料面積逐漸減少，致使裂紋尖端的應力增加，疲勞輝紋的寬度和間距也就隨著增加，箭頭所指方向為裂紋擴展方向。另外，材料的蠕變也會增大疲勞輝紋的間距，由于冷卻管內通過高溫氣體，裂紋向內擴展過程中，溫度逐漸升高，材料的彈性模量和屈服強度下降，在同樣載荷下，裂尖前沿塑性變形增加，循環(huán)變形引起的裂尖材料損傷加重，導致疲勞輝紋間距變寬。
在許多情況下，疲勞斷口上輝紋數目和載荷循環(huán)次數是一一對應的。于是疲勞裂紋擴展的循環(huán)次數可以由裂紋長度除以疲勞輝紋間距得到。疲勞輝紋間距約為2μm，而冷卻管厚度為0.5mm，考慮到有約0.2mm的瞬時斷裂區(qū)，則疲勞裂紋擴展的循環(huán)次數大約為150次，該處的疲勞裂紋擴展速率也高達2μm/次。進一步證明了產品斷裂形式為高應力低周疲勞斷裂。在斷口上還看到了與疲勞輝紋平行的二次裂紋，這也是判斷疲勞斷口的微觀特征之一。
按照上述疲勞輝紋的形成模型，裂紋是連續(xù)和對稱的向前擴展的，而在多晶體中，由于存在晶界和夾雜物，上述裂紋前端滑移帶的對稱性可能難以滿足，又加上結晶學位向的關系，使那些有可能滑移的滑移系處于與裂紋前端不相對稱的角度上，在壓縮載荷的作用下，就會形成不對稱的二次裂紋。也就是說，二次裂紋是疲勞裂紋的不對稱性擴展留下的痕跡。http://www.ewlife.cn