汽车发动机缸盖开裂失效分析

【摘要】本文通过断口分析、金相分析、化学成分分析，认为造成发动机缸盖失效的原因为：缸盖内部存在较多沙孔气孔，且大量的第二相组织沿晶界析出，在受力条件下从易应力集中的火花塞孔边缘的气孔起源，裂纹沿偏析的第二相晶界扩展，最终导致油水互渗。

【关键词】 断口分析，金相分析，失效分析，发动机缸盖。

1. 引言

某汽车配件生产公司的发动机缸盖，材质为AlSi6Cu4铸铝，发动机缸盖在使用过程中，在火花塞孔位置发生开裂现象，造成油水混合。

2. 试验与结果

2.1 外观检查

通过肉眼可清晰观察裂纹起源于火花塞孔边缘，向两侧扩展，裂纹形貌呈波浪形。

图1 失效样品外观

2.2 断口分析

断口表面呈严重氧化色，且起源区可观察到尺寸较大的沙孔；通过EDS分析各个不同形貌的位置，发现各个位置的成分有较大差异，Cu、Si、Fe、Mn等合金元素存在不同程度的偏析。

图2 分解后的裂纹形貌	图3 裂纹起源区
图4 起源区高倍形貌1	图5 起源区高倍形貌2
图6 EDS测试位置图

表1 EDS测试结果

2.3 金相分析

从金相观察图可知，心部存在较多沙孔（黑色），断口位置与心部位置组织均为白色枝晶状α固溶体+灰色块状共晶Si+淡灰色Al2Cu+黑色的β相，晶界析出第二相约占总面积的30%，且含有较多 Al2Cu和β相，存在组织偏析现象。

图7 断口位置金相图1	图8 断口位置金相图2
图9 心部位置金相图1	图10 心部位置金相图2

3. 结论

缸盖内部存在较多沙孔气孔，且大量的第二相组织沿晶界析出，在受力条件下从易应力集中的火花塞孔边缘的气孔起源，裂纹沿偏析的第二相晶界扩展，最终导致油水互渗。

4. 参考标准

[1] HB7739-2004航空金属制件失效分析程序与要求

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