1. Teoretický test a analýza
Z těch 3ventily pneumatikvzorky poskytnuté společností, 2 jsou ventily a 1 je ventil, který dosud nebyl použit. U A a B je ventil, který nebyl použit, označen šedě. Komplexní obrázek 1. Vnější povrch ventilu A je mělký, vnější povrch ventilu B je povrch, vnější povrch ventilu C je povrch a vnější povrch ventilu C je povrch. Ventily A a B jsou pokryty korozními produkty. Ventily A a B jsou prasklé v ohybech, vnější část ohybu je podél ventilu, hrdlo ventilového kroužku B je prasklé směrem ke konci a bílá šipka mezi prasklými povrchy na povrchu ventilu A je vyznačena. Z výše uvedeného vyplývá, že praskliny jsou všude, praskliny jsou největší a praskliny jsou všude.
Částventil pneumatikyVzorky A, B a C byly vyříznuty z ohybu a morfologie povrchu byla pozorována pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu ZEISS-SUPRA55 a složení mikrooblasti bylo analyzováno pomocí EDS. Obrázek 2 (a) ukazuje mikrostrukturu povrchu ventilu B. Je vidět, že na povrchu je mnoho bílých a světlých částic (označeno bílými šipkami na obrázku) a EDS analýza bílých částic vykazuje vysoký obsah S. Výsledky analýzy energetického spektra bílých částic jsou znázorněny na obrázku 2(b).
Obrázky 2 (c) a (e) zobrazují povrchové mikrostruktury ventilu B. Z obrázku 2 (c) je patrné, že povrch je téměř celý pokryt korozními produkty a korozivní prvky korozních produktů podle analýzy energetického spektra zahrnují zejména S, Cl a O, obsah S v jednotlivých pozicích je vyšší a výsledky analýzy energetického spektra jsou znázorněny na obr. 2(d). Z obrázku 2(e) je patrné, že podél ventilového kroužku na povrchu ventilu A jsou mikrotrhliny. Obrázky 2(f) a (g) zobrazují povrchové mikromorfologie ventilu C, povrch je také zcela pokryt korozními produkty a korozivní prvky zahrnují také S, Cl a O, podobně jako na obrázku 2(e). Důvodem praskání může být korozní praskání v důsledku napětí (SCC) z analýzy korozních produktů na povrchu ventilu. Obr. 2(h) ukazuje také mikrostrukturu povrchu ventilu C. Je vidět, že povrch je relativně čistý a chemické složení povrchu analyzovaného EDS je podobné složení měděné slitiny, což naznačuje, že ventil není zkorodovaný. Porovnáním mikroskopické morfologie a chemického složení tří povrchů ventilů je prokázáno, že v okolním prostředí jsou přítomna korozivní média, jako je S, O a Cl.
Trhlina ventilu B byla otevřena ohybovou zkouškou a bylo zjištěno, že trhlina nepronikla celým průřezem ventilu, praskla na straně zadního ohybu a nepraskla ani na straně opačné k zadnímu ohybu ventilu. Vizuální kontrola lomu ukazuje, že barva lomu je tmavá, což naznačuje, že lom byl zkorodovaný, a některé části lomu jsou tmavé, což naznačuje, že koroze je v těchto částech závažnější. Lom ventilu B byl pozorován pod rastrovacím elektronovým mikroskopem, jak je znázorněno na obrázku 3. Obrázek 3 (a) ukazuje makroskopický vzhled lomu ventilu B. Je vidět, že vnější lom v blízkosti ventilu je pokryt produkty koroze, což opět naznačuje přítomnost korozivního média v okolním prostředí. Podle analýzy energetického spektra jsou chemické složky produktu koroze převážně S, Cl a O a obsah S a O je relativně vysoký, jak je znázorněno na obrázku 3 (b). Pozorováním povrchu lomu je zjištěno, že vzorec růstu trhliny je podél krystalického typu. Velké množství sekundárních trhlin lze také pozorovat při pozorování lomu při větším zvětšení, jak je znázorněno na obrázku 3(c). Sekundární trhliny jsou na obrázku označeny bílými šipkami. Produkty koroze a vzory růstu trhlin na povrchu lomu opět vykazují charakteristiky praskání v důsledku koroze v důsledku napětí.
Zlom ventilu A nebyl otevřen, odstraňte část ventilu (včetně místa s trhlinou), obruste a vyleštěte axiální část ventilu a leptejte roztokem FeCl3 (5 g) + HCl (50 ml) + C2H5OH (100 ml). Metalografická struktura a morfologie růstu trhliny byly pozorovány pomocí optického mikroskopu Zeiss Axio Observer A1m. Obrázek 4 (a) ukazuje metalografickou strukturu ventilu, která má dvoufázovou strukturu α+β, přičemž β je relativně jemné a zrnité a rozložené na matrici fáze α. Vzory šíření trhlin v obvodových trhlinách jsou znázorněny na obrázku 4(a), (b). Protože povrchy trhlin jsou vyplněny produkty koroze, je mezera mezi oběma povrchy trhlin široká a je obtížné rozlišit vzory šíření trhlin. Na této primární trhlině bylo také pozorováno mnoho sekundárních trhlin (na obrázku označených bílými šipkami), viz obr. 4(c), a tyto sekundární trhliny se šířily podél vláken. Leptaný vzorek ventilu byl sledován pomocí SEM a bylo zjištěno, že se v jiných polohách rovnoběžně s hlavní trhlinou nachází mnoho mikrotrhlin. Tyto mikrotrhliny vycházely z povrchu a rozšiřovaly se dovnitř ventilu. Trhliny měly rozdvojení a táhly se podél vláken, viz obrázek 4 (c), (d). Prostředí a napjatý stav těchto mikrotrhlin jsou téměř stejné jako u hlavní trhliny, takže lze usoudit, že šíření hlavní trhliny je také mezikrystalové, což potvrzuje i pozorování lomu ventilu B. Fenomén rozdvojení trhliny opět ukazuje charakteristiky korozního praskání napětím u ventilu.
2. Analýza a diskuse
Stručně řečeno, lze usoudit, že poškození ventilu je způsobeno korozním praskáním v důsledku napětí způsobeným SO2. Korozní praskání v důsledku napětí musí obecně splňovat tři podmínky: (1) materiály citlivé na korozi v důsledku napětí; (2) korozivní prostředí citlivé na slitiny mědi; (3) určité napěťové podmínky.
Obecně se má za to, že čisté kovy netrpí korozí pod napětím a všechny slitiny jsou v různé míře náchylné ke korozi pod napětím. U mosazných materiálů se obecně má za to, že dvoufázová struktura má vyšší náchylnost ke korozi pod napětím než jednofázová struktura. V literatuře se uvádí, že pokud obsah Zn v mosazi přesáhne 20 %, má vyšší náchylnost ke korozi pod napětím, a čím vyšší je obsah Zn, tím vyšší je náchylnost ke korozi pod napětím. Metalografická struktura plynové trysky je v tomto případě dvoufázová slitina α+β a obsah Zn je asi 35 %, což výrazně přesahuje 20 %, takže má vysokou citlivost ke korozi pod napětím a splňuje materiálové podmínky požadované pro praskání korozí pod napětím.
U mosazných materiálů, pokud se po deformaci za studena neprovede žíhání pro odlehčení pnutí, dojde za vhodných napěťových podmínek a v korozivním prostředí ke korozi z napětí. Napětí, které způsobuje praskání z koroze z napětí, je obecně lokální tahové napětí, které může být aplikované napětí nebo zbytkové napětí. Po nafouknutí pneumatiky nákladního vozidla se v důsledku vysokého tlaku v pneumatice vytvoří tahové napětí podél axiálního směru vzduchové trysky, což způsobí obvodové trhliny ve vzduchové trysce. Tahové napětí způsobené vnitřním tlakem v pneumatice lze jednoduše vypočítat podle vzorce σ=p R/2t (kde p je vnitřní tlak v pneumatice, R je vnitřní průměr ventilu a t je tloušťka stěny ventilu). Obecně však tahové napětí generované vnitřním tlakem v pneumatice není příliš velké a je třeba vzít v úvahu vliv zbytkového napětí. Trhliny plynových trysek se nacházejí v zadním ohybu a je zřejmé, že zbytková deformace v zadním ohybu je velká a existuje zde zbytkové tahové napětí. Ve skutečnosti je u mnoha praktických součástí ze slitin mědi korozní praskání v důsledku napěťové koroze zřídka způsobeno konstrukčním napětím a většina z něj je způsobena zbytkovým napětím, které není vidět a je ignorováno. V tomto případě je v zadním ohybu ventilu směr tahového napětí generovaného vnitřním tlakem pneumatiky v souladu se směrem zbytkového napětí a superpozice těchto dvou napětí poskytuje napěťovou podmínku pro korozní praskání pod napětím (SCC).
3. Závěr a návrhy
Závěr:
Praskáníventil pneumatikyje způsobena hlavně korozním praskáním pod napětím způsobeným SO2.
Návrh
(1) Vysledujte zdroj korozivního média v okolíventil pneumatikya snažte se vyhnout přímému kontaktu s okolním korozivním médiem. Na povrch ventilu lze například nanést vrstvu antikorozního nátěru.
(2) Zbytkové tahové napětí z tváření za studena lze eliminovat vhodnými procesy, jako je žíhání pro uvolnění pnutí po ohýbání.
Čas zveřejnění: 23. září 2022
