失效分析——QT500- 7 球墨铸铁拉伸试样断口异常分析

球墨铸铁是一种经过球化处理和孕育处理后组织中石墨呈球状分布的灰铸铁。球墨铸铁不仅保留了灰铸铁良好的铸造性、耐磨性、减振性、低缺口敏感性、易切削加工性,同时还具备较高的强度和塑韧性。目前,球墨铸铁广泛应用于汽车、铸管、机床等领域,其产量仅次于普通灰铸铁。随着当前环境污染和能源消耗等问题日趋严重,轻量化和绿色环保已成为汽车材料的发展趋势。球墨铸铁的密度比钢材的约小 10%,在满足材料使用性能的前提下,球墨铸铁可用来代替部分钢材用于汽车零部件的制造,如制动钳、支架和转向节等汽车制动器总成零部件。这不仅可以助力汽车轻量化,还能降低汽车制造材料的成本。

某批 QT500- 7 球墨铸铁拉伸试样在进行拉伸试验时,拉伸试样断裂后其断面存在部分颜色较深的异常区。为查明拉伸试样断面存在异常的原因,笔者对其进行了理化检验和分析。

1. 宏观观察

如图 1 拉伸试样的宏观形貌:

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对该拉伸试样的宏观形貌进行观察,由图 1 可见,拉伸试样为规格为 ϕ14mm 的棒状试样,断裂处位于拉伸试样的中间部位。

图 2 拉伸试样断口宏观形貌:

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拉伸试样断口无明显的塑性变形,呈现脆性断裂特征,断面存在颜色较深的异常区,如图 2 所示。

2. 化学成分分析

分别在拉伸试样断口正常区和异常区取样,使用 MaxX 型电火花直读光谱仪进行化学成分分析。

表 1 拉伸试样不同部位的化学成分(质量分数 %)

分析位置 CSiMnSPCuCrNi
断口异常区 4.272.500.390.0320.02490.1090.02590.0401
断口正常区 4.052.730.430.0260.02330.1220.02590.0374
企业技术文件要求3.60~5.02.50~2.90<0.60<0.080<0.0250---

由表 1 可以看出,拉伸试样断口正常区和异常区的化学成分均符合企业技术文件的要求,且正常区域的化学成分和异常区域的较接近。

3. 金相检验

按照 GB/T 13298-2015«金属显微组织检验方法»,分别在拉伸试样断口的正常区和异常区取样,试样经打磨、抛光,采用体积分数为 4% 的硝酸酒精溶液浸蚀后,采用 Axio vert.A1 型金相显微镜观察显微组织形貌。

图 3 拉伸试样断口不同区域的显微组织形貌

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由图 3 可见,正常区显微组织中有球状石墨和团状石墨,石墨的球化效果较好,基体由片状珠光体和牛眼状铁素体及少量的碳化物组成;异常区显微组织中除了有球状石墨和团状石墨之外,还有较多的蠕虫状石墨,石墨球化效果较差,基体为片状珠光体和沿着蠕虫状石墨周围分布的铁素体。根据 GB/T 9441-2009«球墨铸铁金相检验»,分别对拉伸试样断口正常区和异常区进行石墨球化率、石墨尺寸和珠光体数量评级,结果如表 2 所示。

表 2 拉伸试样的金相评级结果

位置 球化率 / 级 石墨尺寸 / 级 珠光体数量
断口异常区 6-35
断口正常区 3655
企业技术文件要求1~36~7-

可见正常区石墨球化率、石墨尺寸均符合企业技术文件要求,正常区石墨球化率较高,珠光体数量也较多;异常区石墨球化率不符合企业技术文件要求。

  • 分享于 · 2020.05.19 16:49 · 阅读 · 206

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