检测认证人脉交流通讯录
- 摘要：某汽车制动系统有限公司定子盘使用不到六个月即在焊接热影响区部位发生开裂，采用金相分析、化学成分分析、硬度测试及断口分析等方法对该定子盘断裂原因进行了分析。该定子盘熔合线处存在较大的空洞和间隙，母材组织变形严重，断口表面氧化严重，断口上可见明显的贝壳纹特征和疲劳辉纹特征，引起断裂的主要因素是焊接区域及母材应力集中严重，加上焊接与母材熔合不良，并且定子盘在使用过程中承受扭力，最终造成了开裂。
某汽车定子盘在运行过程中发生开裂，其使用工况主要为：环境温度小于100℃，无腐蚀介质，本体材料钢板采用SUS304不锈钢，KMS-308L不锈钢焊丝，二氧化碳气保焊进行焊接，焊接角采用20＃钢，属于异种钢焊接，焊接电流340A，使用过程中承受扭矩小于2400N·m，该定子盘使用不到六个月后在焊接热影响区部位发生开裂，裂纹一直延伸至母材结束，为了找出定子盘开裂原因，笔者对其进行了失效分析。
21 理化检验
1.1宏观分析
图1 是定子盘经无损检测（PT）后的宏观形貌，可见大部分裂纹均沿焊缝熔合线扩展至母材，断口部位存在氧化现象。
1.2 金相检验
在断口处取样，经研磨、抛光和腐蚀后，在金相显微镜下观察，其抛光态及显微组织照片如下所示。断口处的抛光态下发现母材和焊缝内均有氧化物类夹杂物，依据GB/T10561－2005评定级别均为D1。在未断裂的熔合线处取样，发现抛光态下存在较大的空洞和带状间隙，见图3，说明焊接熔合不好。断口附近母材组织为奥氏体＋带状分布的铁素体，组织变形较严重，在高倍下观察发现奥氏体组织存在较多的滑移线，见图4。图5为延伸至母材的裂纹尖端形貌，裂纹为穿晶性质。焊缝组织为奥氏体＋铁素体[2]，见图6。
2 综合分析
从理化检验结果来看，定子盘母材的化学成分合格，所以可排除用错材料可能。在非金属夹杂物检验时发现断口附近母材和焊缝夹杂物级别并不高，但却在熔合线处发现较大的空洞和间隙，这说明焊接时焊缝与母材熔合不好，这些缺陷的存在很容易引起微裂纹的开启[3]。从金相检验看，焊缝组织基本正常，但母材组织变形严重，高倍下发现大量滑移线，这很可能是加工变形引起的，而加工变形必然会引起加工硬化，脆性增加，一旦裂纹开启，将迅速断裂，这在硬度试验中得到了印证。在硬度试验中，变形部位母材、焊缝附近母材以及断口附近焊缝硬度值均超标准值（标准值≤200HV）， 说明在这些部位应力集中严重。断口电镜扫描发现断口呈现贝壳纹和疲劳辉纹特征，说明该断裂属于疲劳断裂。
定子盘在使用过程中由传动杆带动不断的旋转，如果焊接部位存在缺陷和应力集中很容易造成开裂，所以制定好良好的焊接工艺以及选用优秀焊工施焊是保证产品质量的前提，另外，据厂家反映该定子盘在焊接结束后从来没进行过无损检测而直接进入下一道工序，这是产品的质量把关不严。
定子盘开裂的原因有两种，焊后质量检验把关不严是外因，焊接区存在缺陷、不锈钢加工变形量较大引起材料脆性增加以及应力集中是内因。
3 结论与建议
引起断裂的主要因素是焊接区域及母材应力集中严重，加上焊接与母材熔合不良，并且使用过程中承受扭力，从而造成了疲劳断裂。
建议：焊接时提高焊接质量，焊接前后进行必要的热处理，消除应力；焊接结束后进行无损检测。
联系方式：上海宝冶工程技术有限公司
肖泽锋/项目部副总监
上海市宝山区四元路168号4号楼, 邮编200941
Tel:021-56935006
Fax:021-56925012
Mobile:13601887469
Web site:http://www.fangjianwang.com/
http://www.cn-sst.com
http://www.bqt.sh.cn/
