Page 67 - 理化检验-物理分册2021年第九期

焦宗寒, 等: 电流互感器引流抱箍线夹断裂原因

1 理化检验

1.1 宏观及低倍分析
断裂线夹大多选用铸造铜合金材料, 小部分为
铸造铝合金, 随机各取一种材料断裂线夹, 对其进行
观察, 其宏观形貌见图2 , 可见铜合金线夹断裂位置 图4 铝合金线夹断口低倍形貌

均位于线夹结构转折部位, 线夹表面锡镀层完好, 部 Fi g 4 Mor p holo gy ofaluminumallo y clam p atlowma g nification
分断裂线夹除螺栓紧固部位存在轻微磨损外, 其余 ZCuZn40Pb2铜合金。由表 1 可知, 其中有 8 个线

位置未见机械损伤; 铝合金线夹断裂位置位于线夹 夹铜含量低于 GB / T1176 — 2013 《 铸造铜及铜合
金》 的要求, 最低为 54.3% ( 质量分数, 下同), 同时
抱耳过渡处, 裂纹未完全贯穿。
有11个线夹铅含量超标, 其中4个线夹铅含量超过
3.0% , 铅含量超标会造成铜合金抗拉强度和延伸率

下降。
表1 铜合金线夹的化学成分分析结果( 质量分数)

Tab 1 Chemicalcom p ositionanal y sisresultsofco pp er

allo y clam p s massfraction %
编号 Cu Pb Sn Fe Ni Zn
1 55.12 3.34 0.980 0.576 0.248 39.41
2 54.95 3.38 1.330 0.554 0.247 39.42
图2 不同材料断裂线夹宏观形貌 3 55.28 2.54 0.729 0.451 0.202 40.72
4 55.69 1.96 0.623 0.406 0.123 41.15

Fi g 2 Macromor p holo gy offracturedclam p swith
5 54.87 2.55 0.713 0.448 0.197 41.14

differentmaterials
6 56.34 2.77 0.849 0.461 0.150 39.23
a co pp erallo y clam p b aluminumallo y clam p
7 58.39 2.72 0.930 0.502 0.357 36.89
为观察断口, 将线夹沿裂纹处拉断。在体视显 8 59.56 2.70 1.130 0.475 0.332 35.68
微镜下对铜合金线夹的断口进行观察, 其低倍形貌 9 58.14 2.76 0.950 0.536 0.335 37.05
见图3 , 可见断口齐平, 未见明显裂纹源, 断口表面 10 57.78 3.51 0.950 0.572 0.269 36.75
覆盖黑色的铜氧化物, 表明已断裂较长时间, 此外, 11 58.61 2.82 0.960 0.509 0.339 36.57
未发现显著的裂纹疲劳扩展特征。线夹断裂位置均 12 58.24 3.00 1.610 0.477 0.289 36.24
13 58.20 2.43 0.820 0.400 0.240 37.40
无明显变形, 属于典型的脆性断裂 [ 5-7 ] 。铝合金线夹
14 57.00 2.00 0.870 0.540 0.280 38.80
断口由黑色的陈旧性断口和浅灰色的试验室拉断断 标准值 58.00~63.00 0.50~2.50 <1.000<0.800<1.000 余量
口组成, 其低倍形貌见图4 。
铝合金线夹的设计材料为 ZL101A 铝合金, 断

裂铝合金线夹的化学成分满足 GB / T1173 — 2013
《 铸造铝合金》 的要求。
1.3 金相检验
在宏观观察的两个抱箍线夹断口附近截取金相
试样进行金相检验。由图5和图6可以看出, 所有
双相黄铜组织, 其
铜合金线夹的显微组织均为α+ β
中α相呈白色针状分布在暗色 β 基体上, 少量黑色
图3 铜合金线夹断口低倍形貌 铅相均匀分布在 α , 相中, 为典型的铸造铅黄铜组
β

Fi g 3 Mor p holo gy ofco pp erallo y clam p atlowma g nification 织。显微组织未见异常; 铝合金线夹组织为白色块
1.2 化学成分分析 状α相+灰色 相, 显微组织正常 [ 8 ] 。
β
从断裂线夹中选取14个断裂线夹, 依次编号, 1.4 力学性能测试
磨除断裂线夹表面的镀锡层, 然后进行化学成分分 按照 GB / T231.1 — 2018 《 金属材料 布氏硬度

析, 结 果 见 表1 。 铜 合 金 线 夹 的 设 计 材 料 为 试验 第1部分: 试验方法》 的技术要求对所有断裂

5 1