Page 55 - 理化检验-物理分册2023年第三期

何胜豪, 等: 汽车发动机气门弹簧断裂原因

呈45° , 断口为银白色, 呈现金属光泽, 未被氧化或
腐蚀, 未出现颈缩等明显塑性变形行为。

图3 断裂气门弹簧的显微组织形貌
图1 断裂气门弹簧的宏观形貌 果如表2所示, 断裂弹簧及同批次正常弹簧的硬度

1.2 化学成分分析 范围 为 600~620 HV , 符 合 技 术 要 求 ( 570~

对断裂气门弹簧取样进行化学成分分析, 结果如 620HV )。
表2 断裂气门弹簧及同批次弹簧的硬度测试结果 HV
表1所示, 可知气门弹簧的化学成分符合技术要求。
表1 断裂气门弹簧的化学成分分析结果 % 试样编号 实测值 平均值 技术要求

质量分数 1 617.43 , 619.73 , 619.17 618.78
项目
C Si Mn P S Cr Cu 2 617.38 , 612.63 , 612.77 614.26
实测值 0.58 1.39 0.65 0.013 0.006 0.65 0.02 3 611.77 , 607.13 , 606.42 608.44
570~620
4 613.81 , 608.73 , 617.20 613.25
0.50~ 1.20~ 0.50~ ≤ ≤ 0.50~ ≤
技术要求
0.60 1.60 0.90 0.025 0.020 0.80 0.06 5 618.08 , 610.88 , 611.38 613.45
6 616.93 , 615.83 , 617.02 616.59
1.3 金相检验
在该气门弹簧断口附近截取试样, 经镶嵌、 磨 1.5 断口分析
制、 抛光后, 用光学显微镜进行观察, 结果如图2所 用三维显微镜观察气门弹簧断口的宏观形貌,

示, 依据 GB / T10561 — 2005 《 钢中非金属夹杂物含 结果如图4所示, 可见其断口处明显存在凹坑缺陷,
量的测定标准评级图显微检验法》 对其所含的非金 且尺寸较大; 另外在该弹簧的其他部位又发现了同
属夹杂物进行判定, 结果为该气门弹簧不含非金属 样的凹坑, 初步判断该凹坑为断裂源。

夹杂物。

图2 断裂气门弹簧的抛光态形貌
使用4% ( 体积分数) 的硝酸乙醇溶液对上述试
样进行腐蚀, 并用光学显微镜进行观察, 结果如图3
所示, 可见清晰的回火屈氏体组织, 组织较为均匀,
未发现明显的偏析或石墨化现象, 在弹簧边缘位置
也未发现明显的脱碳层, 满足标准要求。
1.4 硬度测试
在断裂气门弹簧上取样( 试样 1 ), 同时在同批
图4 三维显微镜下断口的宏观形貌
次弹簧上取样( 试样 2~6 ), 进行维氏硬度测试, 结
3
4