整流器氬弧焊葉片裂紋研究

曾慧敏，羅 超

（中國航發南方工業有限公司，湖南 株洲 412002）

整流器由內、外環及葉片通過氬弧焊連接而成，焊絲是H0Cr20Ni14Mo3，內、外環材料均為1Cr21Ni5Ti，葉片材料為1Cr17Ni2。整流器在使用過程中發生了葉片斷裂現象。

1 理化分析

1.1 外觀檢查

整流器整體外觀形貌見圖1，整體均呈灰色，斷裂均位于整流器葉片近焊縫部位（焊縫根部），斷面與內環表面基本齊平，斷裂附近未見外物損傷及明顯塑性變形痕跡。

圖1 整流器外觀形貌

1.2 斷口分析

對整流器進行宏觀斷口觀察，葉片斷面較為平整，清洗前呈紅棕色，表面可見大量銹蝕產物，清洗后斷面呈淺灰色；裂紋呈沿晶脆斷特征，裂紋起始于葉片葉盆一側，無疲勞特征，見圖2。對清洗后的斷口進行微觀檢查，源區部位未見明顯冶金及機加缺陷，微觀放大檢查斷面呈沿晶脆斷特征，見圖3。

圖2 斷口宏觀形貌

圖3 斷口微觀形貌

1.3 金相檢查

1.3.1 焊縫質量檢查

垂直于內環與整流器葉片焊縫切取試樣金相檢查，整流器葉片斷裂位于焊縫焊趾部位，焊縫內部質量良好，未見焊接缺陷，見表1及圖4。

表1 焊縫低倍檢查尺寸結果

圖4 焊縫金相宏觀形貌

1.3.2 顯微組織檢查

在整流器葉片斷裂部位以及遠離斷裂部位分別切取金相試樣進行顯微組織檢查，斷裂部位顯微組織為回火馬氏體+鐵素體（焊縫熱影響區部位），見圖5；遠離斷口部位顯微組織為粒狀珠光體+鐵素體，見圖6，在整流器葉片裂紋及其他部位均未見腐蝕現象。

圖5 斷口附近顯微組織形貌

圖6 遠離斷口部位顯微組織

1.4 成分分析

對整流器葉片進行化學成分定量分析，材料化學成分正常，符合相應技術條件要求，具體分析結果見表2。

表2 整流器葉片化學成分分析結果（wt%）

1.5 硬度檢查

對整流器葉片進行顯微硬度檢查，纖維組織均相當未見明顯異常：378HV0.3、285HV0.3、269HV0.3。

2 斷裂原因分析

根據理化分析結果可以看出，整流器葉片斷裂的性質是沿晶脆性斷裂。沿晶脆性斷裂形成必定需要兩個條件：①脆性組織；②應力作用。在使用中環境因素與晶界相互作用造成晶界脆化，工件斷裂失效。

3 結論

（1）整流器斷裂部位在氬弧焊熱影響區，焊縫無缺陷。

（2）裂紋的性質為沿晶脆性斷裂。

（3）加工和使用過程中受應力作用發生斷裂。

（4）可以通過調整熱處理制度、改進加工方法等方式避免問題發生。