铝法兰裂纹成因分析

       把裂纹以及裂纹附近区域，镶样后磨制成金相试样，在相光学u%微镜卜进行分析，发现裂纹的扩展是沿着品界进行的，少位置存在着穿晶现象，III图5听>)s部分位inn的riFi粒之交界区域已经存在微裂纹(剥蚀坑)，尚未启裂(或者说微裂纹尚未连接到一起戊农观裂纹)，flI%示为体积缺陷，末端为圆弧形作尖锐性如图6所刁;也发现有部分微裂纹(刹蚀坑)已经连接在一起形成裂纹，此时其未端为尖锐形状r3m粒交界之问的位置已经呈现)卜裂现象，红7所不SEM扫描电镜检验对金相照片中疑似区域进行5EM分析晶粒中间位置的微区成分如图8所示，该合金山铝镁和锌三种元素组成，为铝合金正常成分晶界微区成分如图9所示，图9中白色网状分布的物质中有一定比例的铁元素，从能谱检验照片可以判断为晶界间的析出相，该类型的析出相且具有一定的体积。沿着晶界呈现断续的分布，为腐蚀性介质优先腐蚀的界面和裂纹沿品扩展的通道。

    鉴于裂纹存在于铝法兰的外表面圆周棱部和螺栓孔表面棱部。虽然裂纹没有最终形成断日，无法找到裂纹的起始位置，但是从受力的角度可以判断出虽然该部件仅仅起到固定的作用，但是分析该部件的受力状态和结合制造过程中容易产住:一定的残余内应力的情况，该工件局部有一定强度的应力。

    根据图4中BEM微区能谱分析，可以得出裂纹表面的腐蚀介质中存在氯和硫等腐蚀性介质存在，结合该部件具有一定强度的应力，可以分析出该裂纹是在腐蚀性介质和一定的应力作用下产生的，应该属于应力腐浊性裂纹。

    下从微观的角度阐述一卜裂纹形成的微观机理。

    首先，铝合金的晶粒间存在容易发生腐蚀的阳极相，图9显不晶间析出物为铝和铁，而晶粒中间位置的微区成分则以铝为主，因此，腐蚀裂纹优先沿晶打一展，晶界形成连续的腐蚀通道，发生晶间腐蚀。在晶间腐蚀过程中，由于腐蚀产物的体积膨胀，在晶界发生“楔人效应”而产生张)、立力，结果导致沿晶裂纹的形成和扩大，如图10所不。

    其次，铝合金在含有氯和硫等腐蚀性介质的环境中易产生nn界腐蚀，并造成沿晶界的剥蚀(剥蚀坑可以从图6中找到)。剥蚀坑可视为类裂纹，剥蚀坑在高倍显微镜下显示为体积型缺陷，然而剥浊坑端部是圆弧形而非尖锐类型，或可以作为裂纹源。山于此处显著的缺口效应而导致很大的应力集中LI，在动应力和点蚀孔内腐蚀介质的联合作用下，Ca一先在遭到腐蚀的晶界处孕育出了初始裂纹。

    再次，剥浊坑和界的蚀孔在介质的作用下开始腐蚀，会改变金属的力学性能另一方面节计算得到的安全系数为2.2;但通过热点应力法插值得到的热点应力大小为90.53MPa，此时计算得到的安全系数为4.1。由此可知，两种方法计算得到的安全系数差别较大。http://www.zblansheng.cn/