发动机排气歧管管壁开裂失效分析_吴贵根

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1、第36卷增刊Vol.36Sup.2011年9月HEATTREATMENTOFMETALSSeptember2011发动机排气歧管管壁开裂失效分析吴贵根，彭冬华，鲁萍（奇瑞汽车有限公司汽车工程中心，芜湖安徽241009）摘要：排气歧管是发动机排气系统中的重要零件之一，是多管口的薄壁异形管件。蠕墨铸铁的排气歧管在进行开裂试验时，运行250个循环后，出现微裂纹。通过工艺验证，铸造中局部冷却速度过快，形成较多条块状碳化物从而降低蠕化率，是导致出现微裂纹的根本原因。关键词：排气歧管；蠕墨铸铁；碳化物中图分类号：TG1

2、42.4文献标志码：AFailureanalysisofengineexhaustmanifoldwallWUGui-gen,PENGDong-hua,LUPing（TestTechnologyCenterofCheryAutomobileCO.LTD.,Wuhu241009,China）Abstract:Exhaustmanifoldisoneofthemostimportantpartsoftheengineexhaustsystem,whichisthetubeofexitingexhaustair,

3、itisalsoamulti-portedandabnormitythinwalltube.After250circlessplittest,cracksappearedontheexhaustmanifoldwhichismadeofvermicularcastiron.Throughthetechnicsvalidation,thelocalcoolingrateduringcastingtoofasttoformamoremassivesectionofcarbides,accordinglythev

4、ermicularratewillbegodown,thisisthebasicreason.Keywords:exhaustmanifold;vermicularcastiron;carbide.排气歧管是发动机排气系统中的重要零件之一，是发动机排出废气的通道，是多管口的薄壁异形管件。众所周知，发动机排气歧管是在高温以及激冷激热的热循环条件下工作，由于受到材料热膨胀性能的限制，开裂成为排气歧管失效的一种常见模式。在对排气歧管进行开裂试验验证时，运行250个循环后发现两气道管壁交接处出现裂纹，1600个循环

5、后裂纹扩展至5.9mm，并发生漏气。试验监控其最高工作温度为852℃，排气歧管壁厚4mm，法兰面壁厚12mm。对开裂的零件进行理化分析。1理化检测1.1断口分析排气歧管开裂部位在2、3缸之间的两管壁交接部位，运行过程检查图片见图1所示。(a)(b)(c)(d)(e)(f)图1排气歧管开裂试验过程图片(a)400个循环(b)800个循环(c)1200个循环(d)1600个循环(e)排气歧管结构(f)管壁人工断口微观形貌Fig.1Thecrackedspotofexhaustmanifold（a）400circ

6、le（b）800circle（c）1200circle（d）1600circle(e)thestructureofexhaustmanifold(f)microcosmicappearanceofthetubewallfracture____________________收稿日期：2011-08-15作者简介：吴贵根(1983-)，男，安徽黄山人，工程师，从事金属材料性能和失效分析工作，Email：wuguigen@mychery.com,电话：0553-5927540增刊吴贵根，等：发动机排气歧管管壁开

7、裂失效分析91打开管壁断裂部位断口，断面已经氧化，隐约可见贝纹线，开裂起源于汇合处表面。对管壁的人工断口进行微观分析，断口形貌见图1(f)所示。1.2化学成份检测排气歧管化学成份及技术要求见表1。表1排气歧管化学成份Table.1Chemicalcompositionofexhaustmanifold(wt%)部位CSiMnPSMo管壁3.503.980.170.0140.0470.411.3硬度及显微组织检测根据壁厚的不同，取法兰（8mm）和开裂的管壁（4mm）两处不同试样进行硬度和显微组织试验，结果见表

8、2。表2排气歧管不同部位的硬度和显微组织Table.2HardnessandMicrostructureindifferentpartsofexhaustmanifold法兰开裂的管壁部位蠕化率显微组织硬度蠕化率显微组织硬度195-245HB195-245HB技术要求蠕化率≥80%铁素体+珠光体蠕化率≥50%铁素体+珠光体WW蠕化率85%，见铁素体+珠光体+极少小块198、蠕化率15%，铁素体+条块状碳化物+珠2