Page 91 - 理化检验-物理分册2025年第三期
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陈 荣，等：活塞发动机连杆衬套内表面剥落原因
表1 衬套内表面不同部位能谱分析结果 %
质量分数
分析位置
Fe Cu Ag Sn Pb
剥落坑1 1.21 96.49 2.30 — —
剥落坑2 1.58 85.10 11.90 — 1.43
平整面1 2.10 15.77 — 17.90 64.23
平整面2 — 89.29 1.63 7.42 1.66
工作区表面基本看不到铅锡镀层，残留铜层厚度 80 μm区域与正常铜层组织有明显差异， 原本应该在
约为 0.53~0.62 mm，表明剥落发生在铜层近表 枝晶间分布的铅质点数量明显减少甚至消失，该区
面。铜层与钢基体界面结合良好。衬套铜层材料为 域内有大量沿枝晶间分布的孔隙，除近表面外，其余
ZQPb30Ag3铜合金，Pb元素以游离质点的状态分布 部位铜合金的显微组织正常，铅质点沿枝晶分布在
于α-Cu枝晶间。由图4可知：铜合金近表面深度约 α-Cu基体上， 无明显偏聚现象。
图 4 衬套剖面显微组织形貌
铅青铜合金层铅元素面分布如图5所示。铜层 为非工作区，表面仍保留有铅锡镀层，该部位的铜
近表面铅元素质量分数小于 1.5%，而内侧铜层铅 层近表面也存在枝晶间孔隙（见图 6） 及铅质点消
元素质量分数基本符合要求。故障衬套端面附近 失的现象。
图 5 铅青铜合金层铅元素面分布
2 综合分析
故障衬套内表面出现大面积剥落现象，剥落层
很浅，且集中在铜合金衬层近表面100 μm深处，以
衬套铜合金层剥落作为顶事件建立故障树（见图7）。
衬套发生大面积剥落的原因主要包括以下三个方面：
润滑不良、接触应力过大及产品自身质量问题。故
障衬套通油孔畅通，损伤表面无高温特征，也无干摩
图 6 衬套非工作区镀层下面的枝晶间孔隙 擦、黏着磨损、疲劳剥落等特征，同时发动机各项工
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