中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

氣門(mén)彈簧是保證汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)正常工作的關(guān)鍵部件，氣門(mén)彈簧的質(zhì)量與性能直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全及工作效率。某汽車(chē)使用3a(年)，行駛里程近104km，在行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)彈簧發(fā)生斷裂，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞嚴(yán)重，該發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)彈簧材料為VDSiCrV鋼。

 

筆者對(duì)斷裂的氣門(mén)彈簧進(jìn)行了檢驗(yàn)與分析，找出了斷裂原因，以期防止此類(lèi)事故的再次發(fā)生。

 

理化檢驗(yàn)

 

宏觀觀察

 

斷裂的氣門(mén)彈簧直徑為8.5mm，兩端磨平，在上端疏部3~4圈交界處發(fā)生斷裂，如圖1所示。

 

圖1 斷裂氣門(mén)彈簧的宏觀形貌

 

可見(jiàn)斷口與彈簧的軸線(xiàn)方向呈45°，無(wú)明顯塑性變形，呈現(xiàn)出宏觀脆性斷口特征。

 

化學(xué)成分分析

 

采用東儀DF-200型電火花直讀光譜儀對(duì)斷裂氣門(mén)彈簧進(jìn)行了化學(xué)成分分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

 

表1 斷裂氣門(mén)彈簧的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))％

 

可見(jiàn)斷裂氣門(mén)彈簧的化學(xué)成分符合GB/T 18983—2017«淬火-回火彈簧鋼絲»中對(duì)VDSiCrV鋼的成分要求。

 

金相檢驗(yàn)

 

在斷裂氣門(mén)彈簧的斷口處橫向截取試樣，試樣經(jīng)鑲嵌、磨制、拋光后，用4％(體積分?jǐn)?shù))的硝酸酒精溶液浸蝕，然后置于MA1001型金相顯微鏡和SU-70型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)下觀察，斷口處的顯微組織形貌如圖2所示。

 

圖2 斷裂氣門(mén)彈簧斷口處顯微組織形貌

 

可見(jiàn)斷口表面無(wú)脫碳，無(wú)石墨化現(xiàn)象[圖2a)]，斷口處顯微組織為回火索氏體[圖2b)]，圖2c)為斷口處的高倍形貌，可見(jiàn)組織已初步失去針狀馬氏體形態(tài)，這說(shuō)明該氣門(mén)彈簧在回火時(shí)溫度略高。

 

夾雜物分析

 

圖3 斷裂氣門(mén)彈簧的夾雜物形貌

 

斷裂氣門(mén)彈簧的夾雜物形貌如圖3所示，根據(jù)GB/T 10561—2005«鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定———標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法»，可知該斷裂氣門(mén)彈簧的夾雜物含量符合要求。

 

硬度測(cè)試

 

對(duì)斷裂氣門(mén)彈簧進(jìn)行維氏硬度測(cè)試，測(cè)得硬度為520HV0.2，換算成洛氏硬度為50.5HRC，根據(jù)GB/T 1172—1999«黑色金屬硬度與強(qiáng)度的換算關(guān)系»，換算得出該斷裂氣門(mén)彈簧的抗拉強(qiáng)度為1739MPa。而在GB/T 18983—2017中VDSiCrV鋼的抗拉強(qiáng)度要求值為1810~1960MPa，可知該斷裂氣門(mén)彈簧的強(qiáng)度略低于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度要求的下限。

 

掃描電鏡分析

 

采用SEM對(duì)該斷裂氣門(mén)彈簧的斷口進(jìn)行觀察，如圖4所示。

 

圖4 斷裂氣門(mén)彈簧的斷口SEM形貌

 

表2 夾雜物的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%

 

圖4a)可見(jiàn)斷口具有明顯扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂特點(diǎn)，彈簧內(nèi)側(cè)位置Ⅰ處存在一顆粒狀?yuàn)A雜物，在此處引起應(yīng)力集中，是疲勞裂紋起源處；裂紋以?shī)A雜物為核心向四周放射狀擴(kuò)散，如圖4b)所示，夾雜物直徑約為20μm，采用能譜分析其成分，結(jié)果見(jiàn)表2，該夾雜物主要為鎂、鋁、鈣及硅的混合物；圖4a)中位置Ⅱ處為裂紋擴(kuò)展區(qū)，斷口中間為一平坦的凸臺(tái)，裂紋沿彈簧內(nèi)側(cè)面向外側(cè)面扭轉(zhuǎn)擴(kuò)展，具有明顯的疲勞輝紋特征，如圖4c)所示；高倍下擴(kuò)展裂紋呈梯度臺(tái)階狀，呈剪切韌窩狀，是受扭轉(zhuǎn)剪切力造成的，如圖4d)所示；該斷裂氣門(mén)彈簧的斷口具有典型的扭轉(zhuǎn)疲勞斷口特征。

 

表面質(zhì)量分析

 

斷裂氣門(mén)彈簧的表面發(fā)生了明顯的腐蝕，如圖5a)所示，其表面分布著許多細(xì)小的麻點(diǎn)，麻點(diǎn)的深度達(dá)到10μm以上，如圖5b)所示。

 

圖5 斷裂氣門(mén)彈簧的表面形貌

 

對(duì)腐蝕物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果見(jiàn)表3，可見(jiàn)該腐蝕物主要為氧化鐵，在腐蝕點(diǎn)處未見(jiàn)明顯裂紋。

 

表3 腐蝕物的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))％

 

分析與討論

 

該斷裂氣門(mén)彈簧的斷口形貌具有明顯的裂紋源區(qū)與疲勞擴(kuò)展區(qū)，裂紋源是從彈簧內(nèi)側(cè)夾雜物處向外側(cè)面扭轉(zhuǎn)擴(kuò)展，疲勞輝紋明顯，斷口呈現(xiàn)出典型的扭轉(zhuǎn)疲勞特征。斷裂氣門(mén)彈簧的化學(xué)成分與夾雜物都在正常范圍。JB/T 10591—2007«內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)彈簧技術(shù)條件»中要求氣門(mén)彈簧的顯微組織一般為回火屈氏體，而該斷裂彈簧中的顯微組織初步失去了針狀馬氏體特征，說(shuō)明回火時(shí)溫度略高，這也導(dǎo)致了該斷裂氣門(mén)彈簧的硬度略低。該氣門(mén)彈簧的強(qiáng)度換算值為1739MPa，低于GB/T 18983—2017中要求的強(qiáng)度下限1810MPa。

 

該斷裂氣門(mén)彈簧的斷口宏觀形貌顯示，在彈簧內(nèi)側(cè)淺表面200μm處存在直徑約為20μm的夾雜物。彈簧在伸長(zhǎng)和壓縮周期過(guò)程中，在夾雜物處應(yīng)力趨于高度集中，因此在此處萌生裂紋，該處成為裂紋源區(qū)，這是導(dǎo)致彈簧產(chǎn)生早期疲勞斷裂的主要原因。

 

該斷裂氣門(mén)彈簧的表面氧化腐蝕嚴(yán)重，形成大量的腐蝕麻點(diǎn)，腐蝕深度達(dá)到10μm，減少了彈簧的有效承載面積，這也是導(dǎo)致氣門(mén)彈簧早期疲勞斷裂的主要原因之一。

 

結(jié)論及建議

 

彈簧內(nèi)側(cè)淺表面冶金缺陷(夾雜物)、材料硬度值偏低和表面氧化腐蝕等諸多因素共同作用，導(dǎo)致了該氣門(mén)彈簧發(fā)生了早期疲勞斷裂。

 

建議提高氣門(mén)彈簧的冶金質(zhì)量，減少夾雜物數(shù)量；嚴(yán)格控制熱處理工藝，保證彈簧強(qiáng)度；對(duì)彈簧的表面進(jìn)行抗腐蝕處理，提高其耐腐蝕能力。

 

作者：高學(xué)平，高級(jí)工程師，山東大學(xué)