Page 45 - 理化检验-物理分册2023年第八期

尉成栋, 等: Monel400合金阀体裂纹产生原因

图1 阀体宏观形貌

图2 裂纹处断口宏观形貌 图5 远离焊缝裂纹微观形貌
体显微组织为单一奥氏体, 热影响区的平均晶粒度
为6.5级, 阀体本体靠近热影响区和远离热影响区
的平均晶粒度均为9级; 裂纹附近存在混晶现象, 细
晶区晶粒度为9级, 粗晶区晶粒度为5.5级, 该粗晶
区和细晶区强度有明显差异 [ 4 ] 。由此可见, 焊接对
阀体组织基本无影响。裂纹附近的混晶现象可能与
夹杂物有关。
1.4 SEM 和能谱分析
图3 裂纹附近非金属夹杂物微观形貌 对夹杂物和氧化层进行 SEM 和能谱分析, 各
焊缝附近裂纹微观形貌如图4所示, 由图4可 处夹杂物 SEM 形貌如图 7 所示, 能谱分析结果如
知: 裂纹起始处有大块夹杂物, 裂纹形状曲折, 且裂 表2所示, 由表2可知: 夹杂物主要由 Ca 、 Al 、 F 、 O
纹两侧有夹杂物和氧化层的痕迹, 当裂纹扩展到接
,
等元素组成, 其中 ① 为 CaF 2 ② 为 CaO 和 Al 2O 3 ,
近表面时, 基本无支裂纹, 整条裂纹宽度基本一致。 和 CaO , ⑤ 为基体氧
③为基体氧化层, ④ 为 Al 2O 3
远离焊缝裂纹微观形貌如图5所示, 由图5可知, 裂 化层, ⑥为 Al 2O 3 和 M g O , ⑦为 Al 2O 3 和CaF 2 。由
纹形貌和特征基本与焊缝附近的裂纹一致。由此推 此推断, 该夹杂物是通过 CaF 2 -Al 2O 3 -M g O-CaO-
测, 裂纹产生的直接原因是材料内部夹杂物, 以及由 五元系电渣重熔的方式 [ 5 ] 进行熔炼的, 熔炼过
SiO 2
非焊接产生的热应力。 程中电渣未完全反应导致 Ca 、 Al 、 M g 等元素未能
形成气体析出, 最终形成非金属夹杂物。
表2 各处夹杂物能谱分析结果 %
位置 质量分数
编号 O Si Mn Al Ni Fe Cu Ca F M g
① — 0.10 — 0.60 — — — 22.7076.59 —
② 68.14 — — 26.73 — — — 5.07 — —
③ 64.620.23 0.72 — 30.310.96 2.78 — — —
④ 66.79 — — 27.25 — — — 5.96 — —
图4 焊缝附近裂纹微观形貌 ⑤ 64.70 — 0.68 0.3719.200.8514.19 — — —
⑥ 65.90 — — 20.46 — — — — — 13.57
阀体显微组织形貌如图6所示, 由图6可知: 阀 ⑦ 65.260.47 — 25.85 — — — 3.05 5.36 —

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