Page 72 - 理化检验-物理分册2022年第十二期

陆 慧: 船用柴油机螺柱断裂原因

表 1 断裂螺柱的化学成分分析结果 % 1.4 断口分析
质量分数 将断裂螺柱的断口进行清洗后, 置于扫描电子
项目
C Si Mn S P Cr Ni Mo
显微镜( SEM ) 下观察, 发现内圈断口区域的 SEM
实测值 0.41 0.28 0.66 0.004 0.008 0.74 1.31 0.20
形貌呈韧窝特征( 见图 3 )。外圈断口区域的 SEM
0.37~0.17~0.50~ ≤ ≤ 0.60~1.25~0.15~
技术要求 形貌如图 4 所示, 可见其表面被腐蚀产物所覆盖, 无
0.44 0.37 0.80 0.025 0.025 0.90 1.65 0.25
法观察断口的原始形貌。
表 2 断裂螺柱的力学性能测试结果 截取断口剖面试样, 经镶嵌、 抛光后, 置于光学
下屈服 抗拉强度 / 断后 冲击吸收 布氏 显微镜下观察, 可见其断裂面及平行于断裂面的裂
项目
强度 / MPa MPa 伸长率 / % 能量 / J 硬度 / HBW 纹都呈现树杈状特征, 为典型的应力腐蚀裂纹特征
实测值 1091 1185 13.5 64 , 66 , 66 360 ( 见图 5 )。

技术要求 ≥10001100~1300 ≥10 ≥45 346~411

图 3 内圈断口区域的 SEM 形貌

图 4 外圈断口区域的 SEM 形貌

2 综合分析

该断裂螺柱的化学成分和力学性能均符合企业
标准中对 40CrNiMoA 钢的技术要求。
由断口的宏观形貌可知, 断口靠近外缘一圈有明
显的锈蚀颜色, 内圈断口呈新鲜金属色。这种断口颜

色明显呈新旧之分的现象是在2个不同阶段形成的:
第一阶段是杆身遭到腐蚀, 腐蚀裂纹扩展; 第二阶段
图 5 断口剖面抛光态微观形貌 是当腐蚀裂纹扩展到一定深度, 剩余截面积承受不了
将 断 口 剖 面 试 样 置 于 SEM 下 观 察, 其 SEM 螺柱的拉力而发生了瞬断。根据断口剖面的 SEM 形
形貌如图 6 所 示, 可 见 应 力 腐 蚀 裂 纹 起 源 处 有 较 貌及能谱分析结果可知, 其腐蚀裂纹呈树杈状, 为典
明显的点腐蚀坑。采用能谱仪对腐蚀坑中的腐蚀 型的应力腐蚀裂纹特征 [ 1 ] , 应力腐蚀裂纹起源于杆身
产物进行化学元素定性及半定量分析, 结果如图 7 表面的点腐蚀坑, 对点腐蚀坑的能谱分析结果可知,
所示。 该螺柱接触的介质中含有腐蚀性元素硫和氯。
5 6