2.2 案例2(原材料缺陷)
某非调质钢曲轴在行驶中运行269h后发生失 效,其主要加工工艺为:锻造→控冷→表面淬火→机 械加工。其断口宏观形貌如图5所示,可见该断裂 模式为扭转断裂,裂纹源区为第4曲柄销内部基体 缺陷处,该处锈蚀严重。
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
对裂纹源附近锈蚀区进行面扫描,能谱分析结果显示该处成分主要为含Fe元素的氧化物。结合 金相检验、扫描电镜分析结果可知,缺陷为锻造折 叠。折叠会减少零件的承载面积,该处容易形成应 力集中,成为疲劳源[13]。
2.3 案例3(装配因素)
某曲轴的第1曲柄销下止点圆角处发生断裂。 在发动机拆解的过程中,发现第2主轴承螺栓断裂, 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 断裂分析可知,该处结合面的螺栓出现松动。
