燃油濾清器外殼開裂失效分析

黃立飛 趙宗寶

摘 要：用于汽車燃油濾清器的外殼開裂，本文通過(guò)宏觀檢查、成分分析、金相分析、斷口分析對(duì)燃油濾清器的外殼進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，燃油濾清器的外殼開裂的原因?yàn)闃悠穬?nèi)表面在腐蝕性元素氯（Cl）和內(nèi)部應(yīng)力的共同作用下發(fā)生應(yīng)力腐蝕，裂紋最先在應(yīng)力腐蝕區(qū)域萌生，由內(nèi)向外擴(kuò)展，穿透整個(gè)濾清器外殼壁厚。

關(guān)鍵詞：濾清器；應(yīng)力腐蝕；沿晶斷口

中圖分類號(hào)：TG304 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）11-0071-02

1 試驗(yàn)材料與方法

某公司燃油濾清器外殼使用300小時(shí)后發(fā)生開裂，為了尋找其開裂原因本文對(duì)進(jìn)行了目測(cè)及體視顯微鏡進(jìn)行宏觀檢查、直讀光譜法進(jìn)行成分分析、光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相分析、顯微維氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)試、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸性能測(cè)試、掃描電鏡（SEM/EDS）進(jìn)行斷口分析和能譜分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 裂紋宏觀形貌分析

濾清器裂紋斷口見(jiàn)圖1所示，宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，濾清器外殼上部表面有一1.5cm左右的裂紋，觀察發(fā)現(xiàn)管體未見(jiàn)明顯塑性變形，裂紋較平齊，可判斷為脆性斷裂。將裂紋部位切下后觀察內(nèi)部發(fā)現(xiàn)已裂穿，且內(nèi)部可見(jiàn)疑似黑色腐蝕區(qū)域，體視顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)黑色區(qū)域明顯與其他部位有區(qū)別。

2.2 裂紋微觀形貌和成分分析

微觀觀察發(fā)現(xiàn)黑色腐蝕區(qū)域斷口為沿晶斷裂形貌，局部可見(jiàn)有磨損，且附近區(qū)域伴有二次裂紋，見(jiàn)圖2所示。屬明顯應(yīng)力應(yīng)力腐蝕斷裂特征，斷口表面腐蝕產(chǎn)物及黑色區(qū)域成分分析結(jié)果，見(jiàn)圖3到圖6所示?？梢?jiàn)有腐蝕性元素Cl。能譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)斷口上腐蝕區(qū)域可見(jiàn)腐蝕性元素氯（Cl），腐蝕區(qū)域樣品裸露表面檢測(cè)發(fā)現(xiàn)主要元素為鐵（Fe），其它未腐蝕區(qū)域主要元素為鋅（Zn），可見(jiàn)表面鋅（Zn）層已被腐蝕破壞；且斷口表面有氧化腐蝕產(chǎn)物。

2.3 濾清器外殼成分分析

表1所示是濾清器外殼材料直讀光譜分析結(jié)果?？梢?jiàn)濾清器外殼材料符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的DC54D+Z鋼要求，可以確認(rèn)該濾清器外殼材料為熱鍍鋅鋼板，材料材質(zhì)合格[1]。

2.4 濾清器外殼金相分析

金相分析圖7所示，斷口區(qū)域取金相樣檢測(cè)基體組織為等軸晶鐵素體組織，未見(jiàn)明顯非金屬夾雜物，屬正常組織[2]。

3 綜合討論

（1）元素檢測(cè)結(jié)果符合Q/QBQ420-2014熱鍍鋅鋅鐵合金鍍層鋼板及鋼帶中（DC54D+Z）的標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）金相組織為鐵素體，未見(jiàn)非金屬夾雜物等異?，F(xiàn)象。（3）宏觀檢查未發(fā)現(xiàn)零件有明顯宏觀塑性變形，零件表面未發(fā)現(xiàn)有明顯外力損傷（磕碰、撞擊）情況，斷口屬于脆性斷裂，殼體內(nèi)部斷口處局部可見(jiàn)黑色被腐蝕區(qū)域。（4）斷口微觀檢查發(fā)現(xiàn)黑色腐蝕區(qū)域?yàn)閿嗔言磪^(qū)，微觀形貌為典型應(yīng)力腐蝕斷口形貌，附近可見(jiàn)二次裂紋；觀察斷口其它區(qū)域發(fā)現(xiàn)以沿晶形貌為主，部分拉長(zhǎng)晶?？梢?jiàn)斷裂。（5）能譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)斷口上腐蝕區(qū)域可見(jiàn)腐蝕性元素氯（Cl），腐蝕區(qū)域樣品裸露表面檢測(cè)發(fā)現(xiàn)主要元素為鐵（Fe），其它未腐蝕區(qū)域表面主要元素為鋅（Zn），可見(jiàn)表面鋅（Zn）層已被腐蝕破壞；且斷口表面有氧化腐蝕產(chǎn)物。

4 結(jié)語(yǔ)

燃油濾清器的失效原因：樣品斷裂類型為脆性斷口，以沿晶形貌為主；樣品內(nèi)表面在腐蝕性元素氯（Cl）和內(nèi)部應(yīng)力的共同作用下發(fā)生應(yīng)力腐蝕，裂紋最先在應(yīng)力腐蝕區(qū)域萌生，由內(nèi)向外擴(kuò)展，穿透整個(gè)壁厚。

參考文獻(xiàn)

[1]Q/QBQ420-2014，熱鍍鋅鋅鐵合金鍍層鋼板及鋼帶[S].

[2]鐘群鵬，趙子華.斷口學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.