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圖片拍攝經(jīng)歷
及技術(shù)說明
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鐵路電氣化工程用的接觸線端錨固線夾錐套,系采用H62黃銅制造, 用于導(dǎo)電銅接觸線的錨固。在使用過程中發(fā)生開裂破損,導(dǎo)致銅導(dǎo)線脫落。
通過掃描電鏡和X射線能譜儀,對(duì)斷口進(jìn)行了成分分析。在斷口上發(fā)現(xiàn)大量的S ,少量的Cl等腐蝕性元素。同時(shí)還在斷口上發(fā)現(xiàn)有Mg ,Al ,Si ,K,Ca ,Ti ,Fe 等非基體元素。
從斷口形貌上可以看到,試樣的斷口呈脆性斷裂的顆粒狀特征(圖1 (Bar = 10μm) ) ,大部分區(qū)域是典型的沿晶斷裂的巖石特征(圖2 (Bar = 10μm) ) ,很深的晶粒邊界對(duì)應(yīng)力腐蝕是十分敏感的。在部分?jǐn)嗫谏峡煽吹侥嗉y狀花樣(平坦的面上分布直線狀的裂紋) ,這是腐蝕產(chǎn)物所形成的覆蓋物的較為典型的形貌特征(圖3 (Bar = 100μm) ) 。但在該工件的內(nèi)表面,發(fā)現(xiàn)存在許多貧鋅區(qū)(圖4 (Bar = 10μm) ) ,貧鋅區(qū)的鋅含量只有718 % ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該合金的正常含量3714 %。另外在距表面一定距離的內(nèi)部也有貧鋅區(qū),證明發(fā)生了在黃銅中常見的脫鋅腐蝕,而且是從表面向內(nèi)部發(fā)展,鋅的濃度呈從低到高的梯度分布。內(nèi)表面還發(fā)現(xiàn)存在明顯的腐蝕坑。
本文分析的錐套,由于其與楔子及外殼配合,用于銅接觸線的錨固,使其在工作狀態(tài)下承受很強(qiáng)的拉應(yīng)力作用。二氧化硫在雨水,霧等潮濕環(huán)境中,很容易形成對(duì)Cu 基合金有害的腐蝕介質(zhì)H2 SO3 ,首先沿β相晶界產(chǎn)生腐蝕,隨著晶界的不斷粗化,疏松,形成微小的裂紋。裂紋在工件承受較大應(yīng)力的作用下得到較快的發(fā)展,并不斷衍生出二次裂紋,隨著裂紋的發(fā)展,腐蝕介質(zhì)沿裂紋更進(jìn)一步深入到工件內(nèi)部,使腐蝕行為更趨嚴(yán)重;另一方面裂紋的發(fā)展,使工件的有效承載面積縮小,使應(yīng)力更加集中,又進(jìn)一步促進(jìn)裂紋的快速擴(kuò)展,直至達(dá)到臨界尺寸而失穩(wěn)斷裂。所以在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力二個(gè)因素的共同作用下,造成了應(yīng)力腐蝕。
黃銅發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的本質(zhì),往往和黃銅脫鋅腐蝕聯(lián)系在一起,在分析中發(fā)現(xiàn),在接近內(nèi)表面的試樣內(nèi)部的β相中,鋅明顯減少,這是發(fā)生脫鋅腐蝕的確實(shí)證據(jù)。
綜上所述,該工件的失效,主要是SO2 ,Cl (可能還有NH3 ) 等腐蝕性介質(zhì)在潮濕環(huán)境下,使黃銅產(chǎn)生了脫鋅腐蝕,在工件表面形成最初的裂紋,在應(yīng)力的作用下,又發(fā)生應(yīng)力腐蝕。在脫鋅腐蝕和應(yīng)力腐蝕的雙重作用下,裂紋不斷擴(kuò)展,最終導(dǎo)致工件的失效破壞。
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