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圖片拍攝經歷
及技術說明
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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, 用于導電銅接觸線的錨固。在使用過程中發生開裂破損,導致銅導線脫落。
通過掃描電鏡和X射線能譜儀,對斷口進行了成分分析。在斷口上發現大量的S ,少量的Cl等腐蝕性元素。同時還在斷口上發現有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) ) ,很深的晶粒邊界對應力腐蝕是十分敏感的。在部分斷口上可看到泥紋狀花樣(平坦的面上分布直線狀的裂紋) ,這是腐蝕產物所形成的覆蓋物的較為典型的形貌特征(圖3 (Bar = 100μm) ) 。但在該工件的內表面,發現存在許多貧鋅區(圖4 (Bar = 10μm) ) ,貧鋅區的鋅含量只有718 % ,遠遠低于該合金的正常含量3714 %。另外在距表面一定距離的內部也有貧鋅區,證明發生了在黃銅中常見的脫鋅腐蝕,而且是從表面向內部發展,鋅的濃度呈從低到高的梯度分布。內表面還發現存在明顯的腐蝕坑。
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,使其在工作狀態下承受很強的拉應力作用。二氧化硫在雨水,霧等潮濕環境中,很容易形成對Cu 基合金有害的腐蝕介質H2 SO3 ,首先沿β相晶界產生腐蝕,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力的作用下得到較快的發展,并不斷衍生出二次裂紋,隨著裂紋的發展,腐蝕介質沿裂紋更進一步深入到工件內部,使腐蝕行為更趨嚴重;另一方面裂紋的發展,使工件的有效承載面積縮小,使應力更加集中,又進一步促進裂紋的快速擴展,直至達到臨界尺寸而失穩斷裂。所以在腐蝕介質和應力二個因素的共同作用下,造成了應力腐蝕。
黃銅發生應力腐蝕開裂的本質,往往和黃銅脫鋅腐蝕聯系在一起,在分析中發現,在接近內表面的試樣內部的β相中,鋅明顯減少,這是發生脫鋅腐蝕的確實證據。
綜上所述,該工件的失效,主要是SO2 ,Cl (可能還有NH3 ) 等腐蝕性介質在潮濕環境下,使黃銅產生了脫鋅腐蝕,在工件表面形成最初的裂紋,在應力的作用下,又發生應力腐蝕。在脫鋅腐蝕和應力腐蝕的雙重作用下,裂紋不斷擴展,最終導致工件的失效破壞。
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