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析發現，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，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次數是一一對應的。于是疲勞裂紋擴展的循環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，則疲勞裂紋擴展的循環次數大約為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。
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