1. Teoretisk test och analys
Av de 3däckventilerprover från företaget, 2 är ventiler och 1 är en ventil som inte har använts ännu.För A och B är den ventil som inte har använts markerad som grå.Omfattande figur 1. Den yttre ytan av ventil A är grund, den yttre ytan av ventil B är ytan, den yttre ytan av ventil C är ytan och den yttre ytan av ventil C är ytan.Ventilerna A och B är täckta med korrosionsprodukter.Ventilen A och B är spruckna vid krökarna, den yttre delen av kröken är längs ventilen, ventilringens mynning B är sprucken mot slutet och den vita pilen mellan de spruckna ytorna på ventilens A yta är markerad .Från ovanstående är sprickorna överallt, sprickorna är störst och sprickorna är överallt.
En del avdäckventilA-, B- och C-prover skars ut från kröken och ytmorfologin observerades med ett ZEISS-SUPRA55 svepelektronmikroskop, och mikroområdets sammansättning analyserades med EDS.Figur 2 (a) visar mikrostrukturen för ventil B-ytan.Det kan ses att det finns många vita och ljusa partiklar på ytan (indikerat med de vita pilarna i figuren), och EDS-analysen av de vita partiklarna har ett högt innehåll av S. Energispektrumanalysresultaten för de vita partiklarna visas i figur 2(b).
Figurerna 2 (c) och (e) är ytmikrostrukturerna för ventil B. Det kan ses från figur 2 (c) att ytan nästan helt är täckt av korrosionsprodukter och de korrosiva elementen i korrosionsprodukterna genom energispektrumanalys omfattar huvudsakligen S, Cl och O, innehållet av S i individuella positioner är högre, och energispektrumanalysresultaten visas i fig. 2(d).Det kan ses från figur 2(e) att det finns mikrosprickor längs ventilringen på ytan av ventil A. Figurerna 2(f) och (g) är ytmikromorfologierna för ventil C, ytan är också helt täckt av korrosionsprodukter, och de korrosiva elementen inkluderar även S, Cl och O, liknande figur 2(e).Orsaken till sprickbildning kan vara spänningskorrosionssprickning (SCC) från korrosionsproduktanalysen på ventilytan.Fig. 2(h) är också ytmikrostrukturen för ventil C. Det kan ses att ytan är relativt ren, och den kemiska sammansättningen av ytan som analyseras av EDS liknar den för kopparlegeringen, vilket indikerar att ventilen är inte korroderad.Genom att jämföra de tre ventilytornas mikroskopiska morfologi och kemiska sammansättning visar det sig att det finns korrosiva medier som S, O och Cl i den omgivande miljön.
Sprickan i ventil B öppnades genom böjningstestet och det visade sig att sprickan inte penetrerade hela ventilens tvärsnitt, spricker på sidan av bakböjningen och inte spricker på sidan motsatt bakböjningen av ventilen.Den visuella inspektionen av sprickan visar att sprickans färg är mörk, vilket tyder på att sprickan är korroderad, och vissa delar av sprickan är mörk till färgen, vilket indikerar att korrosionen är allvarligare i dessa delar.Frakturen av ventil B observerades under ett svepelektronmikroskop, som visas i figur 3. Figur 3 (a) visar det makroskopiska utseendet av ventil B-fraktur.Det kan ses att den yttre sprickan nära ventilen har täckts av korrosionsprodukter, vilket återigen indikerar närvaron av korrosiva medier i den omgivande miljön.Enligt energispektrumanalys är de kemiska komponenterna i korrosionsprodukten huvudsakligen S, Cl och O, och halterna av S och O är relativt höga, som visas i fig. 3(b).När man observerar brottytan visar det sig att spricktillväxtmönstret är längs kristalltypen.Ett stort antal sekundära sprickor kan också ses genom att observera sprickan vid högre förstoringar, som visas i figur 3(c).De sekundära sprickorna är markerade med vita pilar i figuren.Korrosionsprodukter och spricktillväxtmönster på sprickytan visar återigen egenskaperna hos spänningskorrosionssprickor.
Brottet på ventil A har inte öppnats, ta bort en del av ventilen (inklusive det spruckna läget), slipa och polera den axiella sektionen av ventilen och använd Fe Cl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH ( 100 ml) lösning etsades och den metallografiska strukturen och spricktillväxtmorfologin observerades med Zeiss Axio Observer A1m optiskt mikroskop.Figur 4 (a) visar den metallografiska strukturen av ventilen, som är a+p-dubbelfasstruktur, och β är relativt fin och granulär och fördelad på a-fasmatrisen.Sprickutbredningsmönstren vid de periferiska sprickorna visas i figur 4(a), (b).Eftersom sprickytorna är fyllda med korrosionsprodukter är spalten mellan de två sprickytorna brett och det är svårt att särskilja sprickutbredningsmönstren.bifurkationsfenomen.Många sekundära sprickor (markerade med vita pilar i figuren) observerades också på denna primära spricka, se fig. 4(c), och dessa sekundära sprickor fortplantade sig längs kornet.Det etsade ventilprovet observerades av SEM, och det visade sig att det fanns många mikrosprickor i andra positioner parallellt med huvudsprickan.Dessa mikrosprickor härrörde från ytan och expanderade till insidan av ventilen.Sprickorna hade bifurkation och sträckte sig längs kornen, se figur 4 (c), (d).Miljön och spänningstillståndet för dessa mikrosprickor är nästan desamma som för huvudsprickan, så man kan dra slutsatsen att huvudsprickans utbredningsform också är intergranulär, vilket också bekräftas av brottobservationen av ventil B. Bifurkationsfenomenet av sprickan visar återigen egenskaperna hos spänningskorrosionssprickor i ventilen.
2. Analys och diskussion
Sammanfattningsvis kan man dra slutsatsen att skadan på ventilen orsakas av spänningskorrosionssprickor orsakade av SO2.Sprickbildning av spänningskorrosion måste i allmänhet uppfylla tre villkor: (1) material som är känsliga för spänningskorrosion;(2) korrosivt medium som är känsligt för kopparlegeringar;(3) vissa stressförhållanden.
Det anses allmänt att rena metaller inte lider av spänningskorrosion, och alla legeringar är känsliga för spänningskorrosion i varierande grad.För mässingsmaterial antas det allmänt att den tvåfasiga strukturen har högre känslighet för spänningskorrosion än den enfasiga strukturen.Det har rapporterats i litteraturen att när Zn-halten i mässingsmaterialet överstiger 20 %, har det en högre spänningskorrosionskänslighet, och ju högre Zn-halten är, desto högre spänningskorrosionskänslighet.Gasmunstyckets metallografiska struktur i detta fall är en α+β-dubbelfaslegering, och Zn-halten är cirka 35%, långt över 20%, så den har en hög spänningskorrosionskänslighet och uppfyller de materialförhållanden som krävs för stress korrosionssprickor.
För mässingsmaterial, om spänningsavlastande glödgning inte utförs efter kallbearbetningsdeformation, kommer spänningskorrosion att uppstå under lämpliga spänningsförhållanden och korrosiva miljöer.Spänningen som orsakar spänningskorrosionssprickning är i allmänhet lokal dragspänning, som kan vara applicerad spänning eller kvarvarande spänning.Efter att lastbilsdäcket har pumpats upp kommer dragspänningar att genereras längs luftmunstyckets axiella riktning på grund av det höga trycket i däcket, vilket kommer att orsaka sprickor i omkretsen i luftmunstycket.Dragspänningen som orsakas av däckets inre tryck kan enkelt beräknas enligt σ=p R/2t (där p är däckets inre tryck, R är ventilens innerdiameter och t är väggtjockleken på däcket. ventilen).Men i allmänhet är dragspänningen som genereras av däckets inre tryck inte för stor, och effekten av kvarvarande spänning bör beaktas.Spricklägena för gasmunstyckena är alla vid bakböjningen, och det är uppenbart att den kvarvarande deformationen vid bakböjningen är stor, och det finns en kvarvarande dragspänning där.Faktum är att i många praktiska kopparlegeringskomponenter orsakas spänningskorrosionssprickor sällan av designspänningar, och de flesta av dem orsakas av kvarvarande spänningar som inte ses och ignoreras.I det här fallet, vid ventilens bakre krök, är riktningen för dragspänningen som genereras av däckets inre tryck i överensstämmelse med riktningen för restspänningen, och överlagringen av dessa två spänningar ger spänningsvillkoret för SCC .
3. Slutsats och förslag
Slutsats:
Sprickningen avdäckventilorsakas främst av spänningskorrosionssprickor orsakade av SO2.
Förslag
(1) Spåra källan till det frätande mediet i miljön runtdäckventil, och försök att undvika direktkontakt med det omgivande frätande mediet.Till exempel kan ett lager av rostskyddsbeläggning appliceras på ventilens yta.
(2) Den kvarvarande dragspänningen vid kallbearbetning kan elimineras genom lämpliga processer, såsom avspänningsglödgning efter böjning.
Posttid: 2022-09-23