Page 90 - 理化检验-物理分册2025年第三期

陈 荣，等：活塞发动机连杆衬套内表面剥落原因

0.700 mm，衬层与衬背厚度比约为1∶9。铅青铜表 套内表面宏观形貌如图2所示。由图2可知：衬套内
面电镀一层Sn元素质量分数为8%~12%的铅锡合 表面大部分区域呈黄褐色，已看不到成片连续的灰
金，镀层厚度为0.02~0.03 mm。该型发动机近年来 黑色铅锡层，黄褐色表面由相对平整的表面和粗糙
先后发生多起衬套剥落故障，故障衬套的制造批次 表面交错构成，色泽不均匀，平整表面可见周向摩擦
不同，使用时长不等，均经历过大修。多个故障件损 痕迹，粗糙表面则由大量麻点组成，局部可见表层金
伤形貌相似，均表现为衬套内表面大面积剥落，剥 属分离的翘起现象。
落的金属屑呈薄片状、黄铜色，无高温变色特征，也 1.2 扫描电镜及能谱分析
未见严重磨损痕迹。笔者采用宏观观察、扫描电镜 在衬套内表面截取并制备试样，将试样置于扫
（SEM）和能谱分析、金相检验、模拟试验等方法分 描电镜下观察，结果如图3所示。由图3可知：平整
析衬套内表面剥落的原因，对其他采用铅锡合金电 表面可见碾压接触痕迹，且有分层翘起特征；粗糙表
镀工艺产品的制造修理都有借鉴意义。 面由大小不相等、形状不规则的大量剥落坑组成，剥

落坑在高倍下呈现沿枝晶面分离特征，枝晶间轮廓
圆钝，可见显微孔隙，粗糙区与平整区交界处可见局
部分离翘起及开裂现象。
用X射线能谱仪分析试样表面的化学成分，结
果如表1所示。由表1可知：剥落坑枝晶状区域主要
含有Cu元素及少量的Ag、Fe元素，大部分表面基本
不含Pb元素；平整表面的化学成分不均匀，大部分
表面主要含Cu元素及少量的Sn、Pb、Ag元素，沿晶
图 1 连杆衬套结构示意
界局部聚集有较高含量的Sn、Pb元素。能谱分析结
1 理化检验 果如表1所示。
1.1 宏观观察 1.3 金相检验
选取剥落形貌较为典型的一个衬套进行分析。 在故障衬套不同部位截取剖面试样，将试样
连杆及衬套外观无变形，通油孔畅通。故障连杆衬 置于光学显微镜下观察，结果如图 4 所示。衬套

图 2 故障连杆衬套内表面宏观形貌

图 3 衬套内表面 SEM 形貌
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