Page 75 - 理化检验-物理分册2022年第八期

张 强, 等: 液压油缸缸筒爆裂原因

知: 主裂纹断口平齐, 有金属光泽且呈银灰色, 为典型 所示, 由表 1 可以看出: 其化 学 成 分 均 满 足 GB / T

的脆性断裂宏观特征。在导向套和缸筒的焊接热影 699 — 2015 《 优质碳素结构钢》 对 45 钢的要求。
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响区有一个半椭圆形的凹面, 另一半断口对应位置则 表 1 液压油缸缸筒的化学成分 %

表现 为 凸 面, 凹 面 的 长 度 约 为 4 mm , 深 度 约 为 质量分数
项目

1.5mm 。凹面左右两侧均可见明显的放射状条纹, C Si Mn P S Cr Ni Cu
放射状条纹收敛于该半椭圆形凹面, 开裂源区的宏观 实测值 0.42 0.26 0.63 0.012 0.006 0.12 0.03 0.05
形貌如图3所示, 可推断该半椭圆形凹面应该是液压 0.42~0.17~0.50~ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤
标准值
油缸缸筒爆裂的裂纹源区域。观察发现, 该凹面位置 0.50 0.37 0.80 0.035 0.035 0.25 0.30 0.25
正好位于导向套和缸筒焊接的端部边缘热影响区, 进
1.3 力学性能测试
一步了解后得知该位置正好为焊接的起弧点。

按照 GB / T699 — 2015 标准对 45 钢的要求,
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在液压油缸缸筒上取样并进行拉伸和冲击试验, 结
果如表 2 所示, 试样的抗拉强度、 屈服强度均满足标
准要求, 但其断后伸长率、 断面收缩率和冲击吸收能
量均明显低于标准要求。
表 2 液压油缸缸筒力学性能测试结果
图 2 主裂纹断口的宏观形貌
抗拉 下屈服 断后 断面 冲击吸
项目
强度 / MPa 强度 / MPa 伸长率 / % 收缩率 / % 收能量 / J
实测值 635 423 11.5 24 9.2
标准值 ≥600 ≥355 ≥16 ≥40 ≥39

1.4 扫描电镜( SEM ) 分析
在裂纹源凹坑附近切取试样, 用酒精清洗后在
SEM 下观察, 结果如图 4 所示, 可见凹坑呈月牙形,
表面平整, 边缘有明显的台阶[ 见图 4a )], 将凹坑内
图 3 开裂源区的宏观形貌 部放大后观察, 发现表面呈细小的小韧窝特征[ 见图
1.2 化学成分分析 4b )], 凹坑以外的断裂面均有明显的解理台阶和河
采用线切割方式在爆裂液压油缸缸筒上截取试 流花样, 符合解理脆性断裂的特征, 裂纹源附近未见
样 , 用直读光谱仪对其进行化学成分分析, 结果如表 1 明显的疲劳断裂特征[ 见图 4c )] [ 2-3 ] 。

图 4 断口的 SEM 形貌
1.5 金相检验 级, 硅酸盐( C ) 0 级, 球状氧化物( D ) 0 级, 材料纯净
在爆裂液压油缸缸筒靠近焊接位置的凹坑处附 度较好, 未发现明显冶金缺陷及非金属夹杂物聚集
近取样, 将试样平行于断裂面的平面磨抛后, 在光学 现象 [ 4 ] 。
显微镜下观察, 按 GB / T10561 — 2005 《 钢中非金属 试样经体 积 分 数 为 4% 的 硝 酸 酒 精 溶 液 侵 蚀

夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法》 中 A 法 后, 对全壁厚截面进行组织观察, 得到显微组织为网

评定夹杂物级别 为: 硫 化 物 ( A ) 0 级, 氧 化 铝 ( B ) 0 状铁素体 + 珠光体组织, 有明显的偏析, 组织不均
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