汽车发动机引擎锁扣失效分析

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1、汽车发动机引擎锁扣失效分析（作者：美信检测失效分析实验室）1.引言某汽车配件生产公司的发动机引擎锁扣，材质为20#碳素钢，规格为08mm的圆钢棒料，用来调整引擎盖间隙。现场用木锤敲击样晶来调整引擎盖间隙吋发现钢筋内R角有裂纹，拆卸后发现已断裂，委托方提供的加工工艺为冷拉棒料一断料一冲压弯曲一CO?气体渗碳一真空淬火一回火（成品），为了找出引樂锁扌II断裂失效原因，从该批产品中取2个引擎锁扣进行分析，其中已断裂的引擎锁扣1个（NG样品），正常的引擎锁扣1个（OK样品）。2.试验与结果2.1外观检查通过体视显微镜可观察到NG样品断口较平整，无明显塑性变形，呈闪光小刻面形貌，断裂位置在

2、内R角45°左右的平面，断口照片见图1;OK样品未R角位置发现明显异常，宏观照片见图2。图1NG样品图2OK样站2.2断口分析将NG样品断口川超声波清洗干净，然后在SEM卜•放人观察断口形貌，低倍下观察到断口内R角一侧边缘发现存在伴牛裂纹，断口形貌见图3；高倍下发现断口存在明显河流花样，断口图片见图4。综上，断裂起源在内R角转折处，然后沿内R角45°方向扩展，断口表面清晰可见河流花样形貌特征，为脆性解理断裂模式。图3断口内R角边缘处的伴生裂纹图4河流花样特征形貌2.3成分分析OK、NG样品先去镀层，再进行化学成分分析，结果表明OK、NG样品材质均为20#钢，NG样品碳含量偏高，推

3、断町能受渗碳层厚度影响，不影响材料性能。表1NG样甜成分测试结果元素测试结果(%)标称值(%)碳(C)0.25480.17-0.23硫(S)0.0075<0.030硅(Si)0.24260.17-0.37猛(Mn)0.55200.35-0.65磷(P)0.0200<0.030辂(Cr)0.0781<0.25镰(Ni)0.0179<0.30铃1(Mo)0.0010/铜(Cu)0.0341<0.25铁(Fe)余最余最表2OK样站成分测试结果元素测试结果（％）标称值（%）碳(C)0.21960.17-0.23硫(S)0.0099<0.030硅（Si）0.24740.17-0.37镭(M

4、n)0.54900.35-0.65磷(P)0.0141<0.030珞(Cr)0.0709<0.25镰(Ni)0.0160<0.30d(Mo)0.0012/铜(Cu)0.0362<0.25铁(Fe)余量余量2.4金相分析NG样品和0K样品分别镶样，进行金相分析，NG样品和0K样品心部组织均为块状铁索体+低碳马氏体，渗碳层为针状马氏体+少量渗碳休，见图5和图6o从图7、图8和表3可知，NG样品渗碳层厚度为委托方标准的2倍左右；0K样品渗碳层厚度合格■W04，轉：二i（—异学汽「占圮竹丿大块状铁素r>7-l•r，尸,-4$t"八°“・hr1"壮

5、v0fr1000X图5NG样品心部金相图

6、片!Id」m»Sr^X^<**1/i1*1•»ft、:m二aQJ'片适裁衆大块状铁素'「—「^“1000X图6OK样品心部金相图片图7NG样品渗碳层金相图片图80K样品渗碳层金相图片表3•样品渗碳层胛度测试结果样品编号镀层厚度（单位：pm）测试点1测试点2测试点3平均值委托方标准NG419.3412.9395.7409.3130-2000K204.6207.7212.2208.22.5硬度分析表4.样站维氏硬度测试结來样品编号测试位置（单位：HV0.1）位置1位置2位置3平均值委托方标准NG表面450.9453.8464.3456.3375-435HV心部168.9168.31

7、68.8168.7150-240HVOK表面371.1366.8372.1370.0375-435HV心部145.4152.4156.8151.5150-240HV1.结论导致工件失效的主耍原因为材料内部存在较严重组织不均匀，冲压弯曲后内应力较大，与后续渗碳淬火热应力共同作用形成的表面伴生微裂纹，使川中反复敲击后扩展，由于心部组织强度较低，导致裂纹迅速扩展，最终断裂。