Page 91 - 理化检验-物理分册2023年第六期
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丛建臣, 等: 柴油发动机曲轴的常见失效模式
2.2 案例2 ( 原材料缺陷) 械加工。其断口宏观形貌如图5所示, 可见该断裂
某非调质钢曲轴在行驶中运行269h后发生失 模式为扭转断裂, 裂纹源区为第4曲柄销内部基体
效, 其主要加工工艺为: 锻造→控冷→表面淬火→机 缺陷处, 该处锈蚀严重。
图4 沉割槽圆角改进前后的尺寸示意
2.2.1 金相检验及扫描电镜分析
在裂纹源区截取试样, 将其在体积分数为 2%
的硝酸乙醇溶液中腐蚀后, 置于光学显微镜下观察,
发现多处 D 类夹杂物, 裂纹两侧可见明显的脱碳,
铁素体含量高, 珠光体含量较少[ 见图6a )], 而原始
组织应为珠光体+网状铁素体。使用场发射扫描电
镜观察断面缺陷, 发现该处为过烧组织[ 见图6b )]。
2.2.2 能谱分析
图5 某非调质钢曲轴断口宏观形貌
对裂纹源附近锈蚀区进行面扫描, 能谱分析结
图6 裂纹源区显微组织及SEM 形貌
果显示该处成分主要为含 Fe元素的氧化物。结合 2.3 案例3 ( 装配因素)
金相检验、 扫描电镜分析结果可知, 缺陷为锻造折 某曲轴的第1曲柄销下止点圆角处发生断裂。
叠。折叠会减少零件的承载面积, 该处容易形成应 在发动机拆解的过程中, 发现第2主轴承螺栓断裂,
力集中, 成为疲劳源 [ 13 ] 。 第2主轴承缸盖接触面出现磨损( 见图 8 ), 曲轴各
轴颈无明显拉伤。经检验, 曲轴的化学成分、 组织、
性能均合格。因曲轴断裂的同时还伴有第2主轴承
螺栓断裂, 缸体与第2主轴承瓦盖的螺栓断裂一侧
结合面发生严重磨损, 可以推断主轴承盖结合面发
生过较长时间的相互摩擦, 即主轴承盖结合面之间
产生了相对位移。内燃机装配节点间的构件产生微
小位移是该节点被破坏的标志 [ 14 ] 。结合螺栓、 曲轴
图7 缺陷处能谱图
断裂分析可知, 该处结合面的螺栓出现松动。
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