Page 71 - 理化检验-物理分册2022年第八期

陆 慧: 连杆螺栓断裂原因

分析, 结果如表 1 所示, 可知其化学成分符合图纸的 口深暗色区域与疲劳区域交界处的 SEM 形貌, 疲
技术要求。 劳裂纹起源于图 3 中深暗色区域末端, 具有多源台
表 1 连杆螺栓的化学成分 % 阶特征, 扩展区可见贝纹线, 符合疲劳断裂的微观形
质量分数 貌特征。断口深暗色区域 SEM 形貌如图 4 所示,
项目
C Si Mn S P Cr Ni Mo 可见较为致密的覆盖物, 无法观察开裂面的原始形
实测值 0.31 0.20 0.48 0.005 0.009 1.26 3.80 0.49
貌。采用能谱仪对断口的深暗色区域进行能谱分
0.26~0.10~0.20~ ≤ ≤ 1.20~3.30~0.30~
技术要求 析, 结果如图 5 所示, 由图 5 可知: 断口上覆盖层的
0.33 0.40 0.60 0.025 0.025 1.50 4.30 0.06
P , Zn元素以及腐蚀性元素 O , Cl的含量较高。断
1.3 力学性能测试 口表面磷化处理涂层能谱分析位置及其能谱图如
在连杆螺栓上取样, 对其进行力学性能测试, 结果 图 6 所示, 可知与图 5 中的分析结果接近。
如表2所示, 可知其力学性能符合图纸的技术要求。
表 2 连杆螺栓的力学性能测试结果
抗拉强度 / 规定塑性 断后 冲击吸收
项目
MPa 延伸强度 / MPa 伸长率 / % 能量 / J

实测值 1260 1134 16.5 42

技术要求 1176~1323 ≥1029 ≥13 ≥39.2
1.4 扫描电镜( SEM ) 及能谱分析
将断口置于扫描电子显微镜下观察, 图 3 为断 图 3 断口深暗色区域与疲劳区域交界处的 SEM 形貌

图 4 断口深暗色区域 SEM 形貌

图 5 断口深暗色区域能谱分析位置及其能谱图
裂纹扩展区 SEM 形貌如图 7 所示, 可见大致 9~11 所示。由图 9~10 可知: 深暗色区域断口表

平行的疲劳辉纹; 瞬 断 区 剪 切 唇 SEM 形 貌 如 图 8 面覆盖物有 3 层, 最表层黑色物质为渗入的磷化涂
所示, 可见其呈韧窝特征。 层, 中间层为氧化物层, 最接近基体的为腐蚀作用
垂直于断口剖面截取试样, 经镶嵌、 磨抛后将其 层, 其氯离子质量分数最高, 说明裂纹形成于表面磷
置于 SEM 下观察, 并对其进行能谱分析, 结果如图 化以及酸洗工艺之前, 属于陈旧性裂纹, 酸洗后的腐

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