軸承座孔洞缺陷分析

時間：2013-04-18 16:56:18 來源：作者：

汽車用軸承座由PC25(HT250)砂型鑄造而成。軸承孔機加工后(切削深度約3.0mm)，在孔壁及孔底部均發(fā)現有孔洞類缺陷，如圖1所示。暴露出的孔洞尺寸均在1.0～2.0mm左右。孔洞內未發(fā)現宏觀砂粒、夾渣異物，也未發(fā)現有金屬光澤。

在缺陷附近取樣進行金相分析：基體上A型石墨，其長度為石長18，組織為珠光體和鐵素體，珠光體量約為(珠80)。孔洞區(qū)可見孔洞邊緣光滑整齊、呈圓弧向基體擴展(與凝固時枝晶疏松相反)，并可見一薄層鐵素體沿部分孔邊緣分布，如圖2所示。

在掃描電鏡下對孔洞表面進行微觀分析。在孔壁面看到龜背狀六角形石墨膜，同時還布有乳頭狀金屬枝晶露頭，如圖3所示。在孔底面看到大片石墨膜，呈葉脈薄片狀，如圖4、圖5所示。

由以上分析可推斷，軸承座上分布的孔洞屬氣孔類缺陷。據文獻研究證明，在氣泡氣氛下凝固的鑄鐵自由表面，由于氣體作用常會析出呈六角花樣的石墨膜。當氣泡周邊與金屬液相接觸時，為保持氣體表面積為最小狀態(tài)故呈圓弧形；而當周邊全是固相枝晶界面時，則可能呈現非圓形或枝晶間隙裂狀。

圖1 1.3×

說明：軸承座的軸承孔機加工后，明顯可見孔壁及孔底有孔洞類缺陷（黑圈內）。

圖2 OMI 63×

說明：經4%硝酸酒精溶液浸蝕后缺陷部位顯微組織。

A型石墨較均勻分布于基體上，組織為珠光體和鐵素體。

孔洞呈多個弧形相連接分布于基體上。鑄鐵在結晶時若存在氣體，氣體要保持能量較小，其外表呈圓弧狀，故孔洞常以圓形殘留在基體內。

圖3 SEI 400×

說明：沿孔洞處切開后，用掃描電鏡觀察孔洞壁內部形貌。圖中緊密排列的龜背狀六角形結構為石墨碳結構。白亮色圓團狀為露頭枝晶。

圖4 SEI 500×

說明：孔洞底部掃描電鏡形貌。表面有一層石墨結晶膜，其形態(tài)為呈多邊形塊狀結構排列在一起，用能譜儀對此層結構作檢測，檢測結果主要為碳元素。圖中孔洞表明該處深處還有孔洞存在。

圖5 SEI 2000×

說明：圖4中石墨膜的局部放大像，反映出石墨結晶時自由表面的微觀結構。鑄件中的片狀石墨屬層狀六角晶體，結晶時保留了晶體沿六方晶軸生長的形態(tài)。

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