Page 28 - 2017物理第四期

王 荣: 机械装备的失效分析( 续前)第 ４ 讲 金相分析技术( 下)

图 １８ 复合钢板内缺陷形貌
Fi g 敭１８ Defectmor p holo gy inthecladsteel p late
a macrostructuremor p holo gy b OM mor p holo gy ofloose c OM mor p holo gy ofinclusions d SEM mor p holo gy
描电镜观察, 可见明显的疏松缺陷和缺陷周围的非 区域之外的 B 区域为断裂扩展区.
金属 夹 杂 物, 见 图 １８ ( d ). 综 合 分 析 后 判 断, 该 断裂 阀 盖 B 区 域 剖 面 低 倍 抛 光 态 形 貌 见
Q３４５R 复合钢板在较厚的钢板内部存在的带状缺 图 ２０ ( a ), 可见游离铅呈弥散状分布; 高倍显微组织
陷( 探伤发现的缺陷) 是由缩孔残余造成的. 形貌见图 ２０ ( b ), 为 ＋α＋ 铅相. A 区域剖面低倍
β
５．２ 案例 ２ :分析铸造质量和缺陷 抛光态形貌见图 ２０ ( c ), 可见与 B 区域存在明显差
某阀门在服役一段时间后发生爆裂泄漏, 法院 异, 在靠近内孔区域存在较大的灰色块状相和密集
委托的试样包装及拆包后的试样形貌见图 １９ ( a ), 分布的较小颗粒状相, 靠近螺纹区域则较少.将 A
可见导致阀门爆裂泄漏的部件为阀盖, 已经断开的 区域剖面金相试样用 Quanta４００FEG 扫描电镜观
阀盖为本次鉴定的主要对象, 从阀盖断口形貌特征 察, 可见断口和靠近断口的内壁均存在疏松缺陷, 白
判断图 １９ ( b ) 中的 A 区域为断裂起始区域, 除起始 色块状相成分为 ９０％ 以上的铅, 见图 ２０ ( d ) ~ ( e ).

图 １９ 失效阀门和阀盖断口宏观形貌
Fi g 敭１９ Macromor p holo gy of a thefailurevalveand b thevalvecoverfracture
经检测, 断裂阀盖的化学成分( 质量分数 / ％ ) 如 ５．３ 案例 ３ :分析冷加工质量和缺陷
下: ５３．６９Cu , ３９．９１Zn , ４．４６Pb , ０．５１Fe , 杂质 元素总 活塞杆材料为 ３８CrMoAlA 钢, 首先经过自由
和为 １．４３％ .金相分析结果显示, 断裂起源区的组 锻, 锻件按照JB / T６９０８－２００６ « 容积式压缩机用钢
织形貌和远离源区的组织形貌差异较大, 断裂源区 锻件» 中的 Ⅱ 类锻件验收, 调质热处理后于零件端头
存在聚集分布的较大块状铅相和密集分布的较小颗 取样检测, 力学性能符合技术要求.该活塞杆在调
粒状铁相, 断裂面上和靠近断裂源区的阀盖内孔表 质热处理后矫直过程中发生断裂, 断裂位于活塞杆
面存在疏松, 断裂面上有连续分布的铅相.铅黄铜 直径 变 化 处, 技 术 要 求 该 处 过 渡 圆 角 半 径 R 为
中若铅含量超过 ３％ , 其强度、 硬度及断后伸长率会 １０mm , 见图 ２１ ( a ).分析时从断裂部位过轴线切
下降; 另铅分布对黄铜性能的影响也较大, 聚集分布 取低倍试样进行低倍检验, 可见铸造枝晶比较明显,
的较大块状铅相造成局部强度和塑性降低.表面的 断裂部位未见随形的锻造流线, 见图 ２１ ( b ).断裂
疏松还会形成局部应力集中; 若阀门在水环境( 弱电 部位过渡圆角半径经测量为 ０．５８ / ２＝０．２９ mm , 远
解质) 中服役, 由于游离铅与 Cu / Zn 合金之间的电 小于设计要求的 １０ mm , 见图 ２１ ( c ).扫描电镜下
极电位不同, 还会导致电化学腐蚀, 促进阀盖断裂. 观察, 基体抛光态可见铸造疏松缺陷, 图 ２１ ( d ) 为其
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