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「技术分析」铝合金车轮轮辐失效分析
来源: | 作者:chinacaw | 发布时间: 2020-03-12 | 6099 次浏览 | 分享到:

图4 铝合金车轮轮辐断口扩展区域形貌


断口失稳瞬断区形貌，如图5 所示，疲劳裂纹扩展至一定深度，轮辐的剩余承载能力不足，发生失稳快速断裂，形成韧窝+准解理的断裂形态。

图5 铝合金车轮轮辐断口失稳瞬断区形貌


与此同时对2 个同材质拉伸断裂样条进行SEM观察，其中1#样条的分析，如图6 所示。图6a 中蓝框显示了2 个缺陷位置，图7 示出2 处缺陷的元素能谱分析结果。从图6 可以看出2 处缺陷在高倍放大下均呈现枝晶开裂或光滑自由凝固的表面形态，并具有原始铸造疏松类的缺陷特征；图7 则显示缺陷处无异类杂质元素特征；再者，判断拉伸样条正常区域的断口为韧窝断裂形态。2#样条的SEM图谱结果基本与1#样条相同。

图6 铝合金车轮轮辐拉伸样条的微观形态


图7 铝合金车轮轮辐拉伸样条的能谱分析




2.3 金相组织



在断口面切割制备金相试样，进行金相组织形态分析，如图8 所示。图8a 蓝框所标显示，在对应起裂区位置的表层观察到小平面与平面交界凸尖，并从图8b 和图8c 中明显看出附近表层组织有弧形凸起；从图8d 和图8e 可见，表层金相组织中共晶硅呈小圆点和椭圆形分布在枝晶间，表层组织与基体组织没有明显差别，但在基体中观察到一处疏松类铸造缺陷，尺寸约200 μm。

图8 铝合金车轮轮辐断口处金相组织形态




2.4 化学成分分析



在断裂试样上取样溶解，进行ICP 化学成分分析，结果如表1 所示，表1 中同时列出了铝合金牌号A356系列材料的化学成分要求。从表1 可以看出，该试样的化学分析结果中，Mg 元素几乎接近A356.0 下限，其他元素（Si，Mn，Cu，Ti，Fe，Zn）的质量分数均满足 A356.0要求，基本确认该试样符合A356.0 牌号的要求。

表1 铝合金车轮轮辐断裂试样化学成分分析结果 %




2.5 硬度分析



在断裂试样上采用布氏硬度计随机测试3 个点的硬度值，测试结果如表2 所示。对于铝合金牌号A356系列材料，其硬度随抗拉强度要求的不同而不同，最低抗拉强度在≥195 MPa 的条件下，铝质硬度要求（HBW5/250）≥60；最低抗拉强度在≥295 MPa 的条件下，铝质硬度要求（HBW5/250）≥80。由表 2 可见，该样品的硬度值符合A356 牌号的硬度要求（HBW5/250）≥80。