Si、0、Al、Mg、Fe、Mn和Ca的夹杂物,这些非金属大颗粒可能是在浇注前,液态金属中的熔渣未除尽,随同液态金属进入型腔,或铁水在输送、转包和浇注过程中不断翻滚,飞溅,使一些MgO、FeO、MnS或MnO等卷入铸件内部,形成不规则的渣或非金属夹杂[4]。另外,从图2(a)中还可以看到在裂纹扩展区有大量的孔隙,该区域放大后如图4(c)和(d)所示,可看到粗大的枝晶和大量的夹渣,并且呈局部聚集态分布。这是由于零件在铸造过程中气体常吸附在夹渣中,气体在析出时,分布于晶界或粗大的枝晶之间。由于结晶的骨架已形成,细小气孔不易聚集长大,且补缩通道己被堵塞,从而形成孔隙4(d)中的夹渣经能谱分析,结果表明,这些夹渣含有Si、S、0、Al、Fe、Mg、Ca和Mn等元素。众所周知,S、Ca和Mn等元素能引起晶界脆化,虽然拨叉材料成分符合标准,但在微观区域这些元素有可能会发生偏聚,而引起局部晶界脆化,脆化的晶界其效果相当于潜在的裂纹,可以成为早期的裂纹源。另外,这些夹杂物和气孔的存在,严重的割裂基体金属,降低材料的强度和韧性,减少了铸件的有效截面积,而且在使用中往往在这些缺陷周围造成很大的应力集中,在外应力的作用下形成裂纹源通道,严重降低零件的使用寿命。3分析及结论(1)拨叉为疲劳断裂,防止缩孔和夹渣等铸造缺陷:①尽量提高铁水的出炉温度.适当静置.以利于非金属夹杂物的上浮;②尽量提高浇注铁液的纯净度,铁液表面应放覆盖剂。防止铁液氧化,优化设计浇注系统(2)根据断口形貌及零件的使用磨损状态,拨叉是使用一段时间后发生疲劳断裂。根据断口形貌及零件的使用磨损状态,拨叉是使用一段时间后发生疲劳断裂。由于断口存在大量的夹杂、夹渣、孔洞和粗大枝晶等铸造缺陷,降低了材料的强度,减少了拨叉的有效截面积,在使用中发生非正常磨损和断裂。[1]张栋,钟培道,陶春虎.失效分析[M].北京:国防工业出版社,2004.
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