Page 85 - 理化检验-物理分册2021年第四期

徐 程, 等: 某型号战车内部管路组件开裂原因

表 1 开裂管路组件的化学成分( 质量分数)

Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthecrackedp i p elinecom p onents massfraction %
元素 Si Fe Cu Mn M g Zn Ti
标准值 0.01 0.22 0.01 0.60 6.5 0.01 0.06
实测值 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.10 0.50~0.8 5.8~6.8 ≤0.20 0.02~0.10

表 2 母材的拉伸试验结果

Tab 2 Tensiletestresultsofthebasematerial
试验编号 抗拉强度 / MPa 屈服强度 / MPa 断后伸长率 / %
1 号 349 159 20
2 号 333 156 16.5
标准值 ≥315 ≥155 ≥16

1.5 金相检验
分别在焊缝截面位置处和母材区域处取样进行
图 4 母材的显微组织形貌
金相检验, 金相试样经镶嵌、 磨抛、 化学浸蚀后置于

Fi g 4 Microstructuremor p holo gy ofthebasematerial

ZeissAxio Observer.D1m 型 光 学 显 微 镜 下 观 察。
置处和焊缝区域的裂纹内部均存在大量组织疏松的
图 3 为焊缝截面处局部显微组织形貌, 可见焊缝区
腐蚀产物。其中间隙与熔合线交汇位置处的裂纹宽
域内的裂纹均沿着熔焊焊缝的枝晶晶界进行扩展。
度最大, 并在该区域形成了较大的腐蚀坑, 焊缝表面
母材区域的显微组织形貌如图 4 所示, 为强化相弥
裂纹宽度较小, 表明裂纹起源于带流道基板与盖板
散分布的 α-Al固溶体组织, 未见明显异常。
结合的间隙与焊接熔合线的交汇位置处 [ 2 ] , 并沿着
熔焊焊缝枝晶晶界扩展至焊缝表面, 致使焊缝失效
最终导致产品漏水, 失效形式符合典型的应力腐蚀
开裂特征 [ 3 ] 。
对带流道基板与盖板结合的间隙位置处以及焊
缝 区 域 的 裂 纹 内 部 进 一 步 进 行 分 析, 并 使 用

OXFORD51-XMX1105 型 X 射线能谱仪对微区成
分进行分析, 如图 6 和图7 所示。由图6a ) 可知, 在

间隙位置处的带流道基板与盖板的阳极氧化膜层仍
保持完整, 未发生破坏和退化现象。由微区成分分
析结果可知, 该区域腐蚀产物成分较为复杂, 其主要

化学元 素 为 铝、 氧、 硅、 氯 等, 如 图 6b ) 所 示。 由
图 7a ) 可知, 裂纹内部几乎均存在组织疏松的腐蚀

产物, 由微区成分分析结果可知, 该位置处腐蚀产物

的主要化学元素为铝、 氧、 硫、 氯等, 如图 7b ) 所示。
内部流道冷却介质所用的乙二醇水溶液, 由自来水
配制而成, 推测腐蚀产物中的氯元素主要来源于自
图 3 焊缝截面处局部显微组织形貌
来水。
Fi g 3 Microstructuremor p holo gy ofthelocalweldsection

a atlowma g nification b athi g hma g nification 取裂纹试样, 人工打开断口后置于扫描电镜内
1.6 微观分析 进行观察, 断口微观形貌如图 8 所示。可见整个断
将在焊缝截面位置处取样的金相试样经镶嵌、 口表面均被一层腐蚀产物所覆盖, 断口表面腐蚀产

磨抛后置于 FEINovaNanoSEM450 型扫描电镜 物的成分与裂纹内部腐蚀产物的成分基本一致。盖
( SEM ) 内进行观察, 焊缝截面位置处的裂纹形貌如 板一侧的大部分区域均可见龟裂的氧化膜层结构,
图 5 所示。可见在带流道基板与盖板结合的间隙位 且氧化膜层基本保持完整, 部分区域的氧化膜层发
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