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图片拍摄经历
及技术说明
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铁路电气化工程用的接触线端锚固线夹锥套,系采用H62黄铜制造, 用于导电铜接触线的锚固。在使用过程中发生开裂破损,导致铜导线脱落。
通过扫描电镜和X射线能谱仪,对断口进行了成分分析。在断口上发现大量的S ,少量的Cl等腐蚀性元素。同时还在断口上发现有Mg ,Al ,Si ,K,Ca ,Ti ,Fe 等非基体元素。
从断口形貌上可以看到,试样的断口呈脆性断裂的颗粒状特征(图1 (Bar = 10μm) ) ,大部分区域是典型的沿晶断裂的岩石特征(图2 (Bar = 10μm) ) ,很深的晶粒边界对应力腐蚀是十分敏感的。在部分断口上可看到泥纹状花样(平坦的面上分布直线状的裂纹) ,这是腐蚀产物所形成的覆盖物的较为典型的形貌特征(图3 (Bar = 100μm) ) 。但在该工件的内表面,发现存在许多贫锌区(图4 (Bar = 10μm) ) ,贫锌区的锌含量只有718 % ,远远低于该合金的正常含量3714 %。另外在距表面一定距离的内部也有贫锌区,证明发生了在黄铜中常见的脱锌腐蚀,而且是从表面向内部发展,锌的浓度呈从低到高的梯度分布。内表面还发现存在明显的腐蚀坑。
本文分析的锥套,由于其与楔子及外壳配合,用于铜接触线的锚固,使其在工作状态下承受很强的拉应力作用。二氧化硫在雨水,雾等潮湿环境中,很容易形成对Cu 基合金有害的腐蚀介质H2 SO3 ,首先沿β相晶界产生腐蚀,随着晶界的不断粗化,疏松,形成微小的裂纹。裂纹在工件承受较大应力的作用下得到较快的发展,并不断衍生出二次裂纹,随着裂纹的发展,腐蚀介质沿裂纹更进一步深入到工件内部,使腐蚀行为更趋严重;另一方面裂纹的发展,使工件的有效承载面积缩小,使应力更加集中,又进一步促进裂纹的快速扩展,直至达到临界尺寸而失稳断裂。所以在腐蚀介质和应力二个因素的共同作用下,造成了应力腐蚀。
黄铜发生应力腐蚀开裂的本质,往往和黄铜脱锌腐蚀联系在一起,在分析中发现,在接近内表面的试样内部的β相中,锌明显减少,这是发生脱锌腐蚀的确实证据。
综上所述,该工件的失效,主要是SO2 ,Cl (可能还有NH3 ) 等腐蚀性介质在潮湿环境下,使黄铜产生了脱锌腐蚀,在工件表面形成最初的裂纹,在应力的作用下,又发生应力腐蚀。在脱锌腐蚀和应力腐蚀的双重作用下,裂纹不断扩展,最终导致工件的失效破坏。
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