粉末冶金零件开裂分析

王元瑞

上海材料研究所检测中心（200437）

一、来样情况

来样为压板，材料为粉末冶金，来样表面经蒸汽处理后表面镀铝，安装时发现裂纹，来样的宏观形貌见图1。

图1、来样的宏观形貌

二、扫描电镜观察及能谱分析

分别在来样开裂处及未开裂处（见图2所示位置）取横向剖面试样，镶嵌、磨抛、化学试剂侵蚀后置于扫描电镜内观察。图3为开裂试样低倍形貌，图4是图3的放大照片；图5为裂纹附近部位形貌；可以发现开裂试样存在较多的聚集物，裂纹沿聚集物分布扩展。未开裂试样表面及心部均未见开裂试样中存在的聚集物，见图6、图7。采用DEAX能谱仪分别对开裂试样的聚集物及未开裂试样基体进行元素定性分析，定性分析结果表明裂纹处的聚集物主要为铝，半定量分析结果见表1。

表1：能谱分析结果                          wt%

           图2、取样后来样的宏观形貌                            图3、开裂试样裂纹SEM形貌

            图4、开裂试样裂纹SEM形貌                       图5、开裂试样无裂纹部位的SEM形貌

            图6、未开裂试样表面SEM形貌                           图7、未开裂试样心部SEM形貌

三、金相检验

分别在来样开裂处及未开裂处（见图2所示位置）取横向剖面试样，镶嵌、磨抛后置于光学显微镜下观察，图8为开裂试样剖面低倍抛光态形貌，可见由表面到内部存在连通的孔隙，且孔隙较多，串链呈裂纹状，因此在渗铝的过程中由于铝沿孔隙深入，在孔洞的表面存在白色的铝层。裂纹贯穿整个试面。图9为裂纹外壁形貌，图10是图9局部部位放大照片，裂纹弯曲且断续；图11为裂纹内壁形貌，裂纹沿着铝分布，周围聚集大量的铝，图12是图11局部部位放大照片。试样经化学试剂侵蚀后在显微镜下观察，图13、图14为试样裂纹外壁的组织形貌，其显微组织为珠光体+呈块状分布的铁素体。图15、图16为试样裂纹内壁的组织形貌，其显微组织为珠光体+铁素体，铁素体呈网状及块状分布。图17为未开裂试样抛光态形貌，从图中可见大量灰色氧化物呈网状分布及黑色孔隙。图18和图19为试样显微组织形貌，其组织为细片状珠光体+少量铁素体。

图8、开裂试样裂纹贯穿整个试面的低倍形貌

         图9、开裂试样外壁抛光态形貌                          图10、开裂试样外壁抛光态形貌

             图11、开裂试样内壁抛光态形貌                     图12、开裂试样内壁抛光态形貌

          图13、开裂试样外壁组织形貌                           图14、开裂试样外壁组织形貌

            图15、开裂试样内壁组织形貌                           图16、开裂试样内壁组织形貌

            图17、未开裂试样抛光态形貌                           图18、未开裂试样组织形貌

图19、未开裂试样组织形貌

四、结论

来样在裂纹部位基体内存在较多聚集分布的铝，而未开裂处未见铝的聚集。说明来样在镀铝前在裂纹部位基体内存在缺陷，在镀铝时铝渗入缺陷中，安装时在应力作用下形成裂纹。