活塞失效分析

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1、活塞失效分析船用柴油机排气阀1船用柴汕机排气阀内、外活塞表而损伤失效分析2检测方法釆用日本KeyenceVHX-600型超景深体视显微镜观察内、外活塞表面宏观损伤形貌。利用荷兰PhilipsXL-30型扫描电镜观察其表面损伤微观形貌。沿活塞纵向和横向切割试片，经镶嵌、抛光制成金相试样。采川扫描电镜和徳国Leica-DMI5000M型金相显微镜观察金相纽织。利用德国OBLF-750QSN型发射光谱仪测定材料化学成分。根据钢中残余奥氏体定量测定一X射线衍射仪法(GB8362-87)测定试块表层残余奥氏体虽。实验采用口木Rigaku公MD/Max-Ultim

2、a+型X射线衍射仪。测试条件：CuK辐射，功率40mA40KV,后石墨单色器,2扫描范围4001000,扫描速度20/mino利用洛氏硬度计、显微硬度计测定表面硬度、表层硬度梯度和基休硬度。3检测结果3」宏观形貌图1外活塞外圆表血宏观形貌2船用柴油机排气阀内、外活塞表面损伤失效分析图2外活塞上部内圆表血宏观形貌图3外活塞下部内圆表而宏观形貌外活塞失效外活塞外观宏观形貌如图1。其下部内鬪表面损伤形貌如图3。可见该件外活塞外圆表血仍保留原机加工痕迹，上部内圆表面也主要为环向磨加工痕迹如图3,而下部内圆表血原环向磨加工痕迹完全消失且出现了较严重的轴向磨损条痕

3、，个別位置还出现了宽度约为3mm的轴向幣损条带。注意到，外活塞下部内圆表而仍呈金属光泽。图4内活塞外圆表面损伤宏观形貌3船用柴汕机排气阀内、外活塞表而损伤失效分析图5内活塞上部外圆表面宏观形貌图6内活塞下部外圆表面宏观形貌内活塞失效内活塞外观宏观形貌如图4。可见内活塞上部外圆表面未磨损或磨损较轻，而其下部外圆表而磨损较严重如图6。在下部汕槽棱边还出现了磨屑堆积现象。内活塞下部外圆表面也呈金属光泽。3.2微观形貌利用扫描电镜重点观察了内、外活塞表面损伤微观形貌。4船用柴油机排气阀内、外活塞表血损伤失效分析图7外活塞上部内圆表而形貌（未磨损区）图8外活塞下

4、部内圆表面形貌（严重损伤区）如图8,图9,外活塞观察显示，外活塞上部内圆表血仍存有原始的环向磨加工痕迹，儿乎看不到与其摩擦副.内活塞的轴向摩擦痕迹。而在下部内圆表面这种环向屛加工痕迹己完全消失，出现了较严重的轴向磨损条痕和轴向磨损条帶，该区域农面较粗糙，局部农面还出现了犁性流变。在较宽的幣损条带内还呈现出鳞丿'「状剥离，随着内活塞rh上向下移动，外活塞内圆鳞片状剥离尺寸逐渐增人。5船用柴油机排气阀内、外活塞农面损伤失效分析图9DGS8800e控制流程图图10内活塞下部外圆表面形貌（严重损伤区）6船用柴汕机排气阀内、外活塞表面损伤失效分析图11内活塞下部

5、外圆表面形貌（严重损伤区）图12内活塞卜•部外圆表面形貌（严重损伤区）如图9、图1（）、图11,内活塞内活塞上部外圆表面也存有原始的环向磨加匸痕迹，而无轴向摩擦痕迹。由上至下，其表面环向磨加工条痕逐渐被碾'卜且出现了轴向碾压和犁沟。在内活塞下部外圆农面也出现了较严重的轴向磨损条痕、磨损条带和鳞片状剥落。在心部外圆表面油槽附近述出现了数条取向一直、相互衔接、长度为l・4mm的横向微裂纹，注总到，这些微裂纹主要从严重磨损带向两侧扩展。在内活塞I、•部外圆环向上、卜汕槽棱边均出现磨屑堆积物，并将原汕槽表面的环向车加工痕迹覆盖。由于磨损表面鳞片状剥落底部较粗糙

6、，根据此损伤形貌特征可以确定内、外活塞表面的损伤失效形式主要属于粘着磨损。7船用柴油机排气阀内、外活塞表面损伤失效分析3.3组织观察图13外活寒内圆下部横向剖而严重磨损区表层金相纟R织及硬度分布(HV0.05)图14内活塞内圆下部横向剖面严重磨损区表层金相组织及硬度分布(HV0.05)显微组织金相显微镜和扫描电镜观察显示，在内、外活塞的汕槽表层均出现了深度约为0.02mm的黑色内氧化网状组织。由于渗碳淬火回火后，油槽部位不再进行机加工，该部位可代表其原始的表面渗碳淬火回火状态。因此该件内、外活塞渗碳淬火回火后原始表面应存有深度约为0.02mm的内氧化层

7、。在上、下部未擁损区和正常濟损区，渗层组织为较细的针状回火马氏体、残余奥氏体和沿品断续链状碳化物。在卞部界常严重磨损区，内、外活塞表层均出现了二次淬火组织和许多残余奥氏体，这表明异常严重辭损区发生了马氏体重新奥氏体化过程，即异常严重摩擦使得局部表层温度超过了钢的奥氏体化温度8船用柴油机排气阀内、外活塞表面损伤失效分析AC3(约850oC)o在—•些界常严重磨损区域表层还出现了二次微裂纹，且这些微裂纹向心部扩展。内、外活塞心部基体组织为板条状回火马氏体。此外，内、外活塞表层和基体均未岀现明显的冶金缺陷和锻造缺陷。3.4残余奥氏体检测X射线衍射物相分析结果

8、表明，内、外活塞表血物相山马氏体、残余奥氏体和M3C空碳化物组成。内、外活塞表而的残余奥氏体量