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1、測試背景

 

客戶某產(chǎn)品后把手未達(dá)預(yù)期使用壽命即發(fā)生斷裂，斷裂位置位于固定端與把手端連接拐角處。客戶送檢失效樣品進(jìn)行檢測分析，以期找出失效原因。

 

后把手材質(zhì)為ADC12，鑄造工藝為壓力鑄造，表面經(jīng)鈍化處理。具體圖片如圖1所示。

 

 

2、實(shí)驗(yàn)方案

 

3、測試結(jié)果

 

3.1宏觀形貌觀察：

 

對后把手樣品斷面進(jìn)行宏觀觀察發(fā)現(xiàn)：斷裂位置發(fā)生在固定端與把手端連接處，斷面無明顯頸縮變形，呈灰色，部份位置可觀察到磨損和小亮面；裂紋起源于“L”形臺(tái)階拐角底部（A區(qū)域），經(jīng)芯部（B區(qū)域）擴(kuò)展，最后斷裂于內(nèi)弧角表面（C區(qū)域）。具體宏觀形貌見圖2。

 

3.2微觀形貌觀察：

 

用掃描電子顯微鏡觀察把手端斷面發(fā)現(xiàn)：在“L”形臺(tái)階拐角底部A區(qū)域可觀察到較多夾渣和氣孔缺陷，在芯部B區(qū)域可觀察到明顯疏松和枝晶缺陷，在內(nèi)弧角表面C區(qū)域也可觀察到少量疏松和枝晶缺陷，在外拐角D區(qū)域可觀察到“冷豆”和夾渣缺陷，斷面整體呈脆性斷裂。具體形貌見圖3、4，成分測試結(jié)果見表1、2。

 

 

 

 

3.3拋光態(tài)形貌觀察：

 

把手端斷面下約0.5mm處淺表層位置1和位置2可觀察到明顯的“冷豆”和氣孔缺陷，芯部位置3（對應(yīng)A區(qū)域）可觀察到較大的氣孔和縮孔等鑄造缺陷。具體形貌見圖5。

 

 

3.4金相組織觀察：

 

把手端斷面下約0.5mm處表層和芯部金相組織均為初生α固溶體+（α+Si）共晶體+少量塊狀共晶硅。具體形貌見圖6。

 

 

3.5化學(xué)成分測試：

 

后把手樣品化學(xué)成分符合ADC12規(guī)格。具體成分結(jié)果見表3。

 

 

3.6硬度測試：

 

從硬度測量結(jié)果可以看出，后把手表層硬度較芯部硬度稍高。具體硬度測試結(jié)果見表4。

 

 

4、分析與討論

 

1.后把手?jǐn)嗝鏌o明顯頸縮變形，裂紋起源于“L”形臺(tái)階拐角底部，經(jīng)芯部擴(kuò)展，最后斷裂于內(nèi)弧角表面；

 

2.后把手?jǐn)嗝媪鸭y源可觀察到較多夾渣和氣孔缺陷，芯部擴(kuò)展區(qū)可觀察到明顯疏松和枝晶缺陷，內(nèi)弧角終端區(qū)也可觀察到少量疏松和枝晶缺陷，外拐角區(qū)可觀察到“冷豆”和夾渣缺陷，整體呈脆性斷裂；

 

3.后把手表層和芯部組織均為初生α固溶體+（α+Si）共晶體+少量塊狀共晶硅；

 

4.后把手樣品化學(xué)成分符合ADC12規(guī)格；

 

5.后把手表層硬度較芯部硬度稍高。

 

5、結(jié)論

 

后把手裂紋源位于“L”形臺(tái)階拐角底部，此位置夾角為直角，未經(jīng)圓弧過渡，在受力狀態(tài)下易造成應(yīng)力集中，并且該處存在較嚴(yán)重的鑄造缺陷（夾渣、冷豆、氣孔等），以致強(qiáng)度不足，在使用過程中受力發(fā)生斷裂。

 

6、改善建議

 

1.改善后把手鑄造工藝，減少鑄造缺陷的產(chǎn)生。

 

2.在后把手“L”形臺(tái)階拐角處設(shè)置圓角過渡，減少應(yīng)力集中。