1. 이론적 검증 및 분석
3개 중타이어 밸브당사에서 제공한 샘플 중 2개는 밸브, 1개는 아직 사용하지 않은 밸브입니다.A, B의 경우 사용하지 않은 밸브는 회색으로 표시됩니다.종합 그림 1. 밸브 A의 외부 표면은 얕고, 밸브 B의 외부 표면은 표면, 밸브 C의 외부 표면은 표면, 밸브 C의 외부 표면은 표면입니다.밸브 A와 B는 부식 생성물로 덮여 있습니다.밸브 A와 B는 굴곡부에 균열이 있고 굴곡의 바깥 부분은 밸브를 따라 있으며 밸브 링 입구 B는 끝쪽으로 균열이 있으며 밸브 A 표면의 균열 표면 사이에 흰색 화살표가 표시되어 있습니다 .위에서 보면 균열이 곳곳에 있고, 균열이 가장 크며, 균열이 곳곳에 있습니다.
섹션의타이어 밸브A, B, C 샘플을 굴곡부에서 절단하여 ZEISS-SUPRA55 주사전자현미경으로 표면 형태를 관찰하고, EDS로 미세영역 조성을 분석하였다.그림 2 (a)는 밸브 B 표면의 미세 구조를 보여줍니다.표면에 흰색의 밝은 입자가 많이 있음을 알 수 있으며(그림의 흰색 화살표로 표시) 흰색 입자의 EDS 분석에서는 S 함량이 높습니다. 흰색 입자의 에너지 스펙트럼 분석 결과 그림 2(b)에 나와 있습니다.
그림 2(c)와 (e)는 밸브 B의 표면 미세구조이다. 그림 2(c)를 보면 표면이 거의 전부 부식생성물로 덮혀 있고, 에너지 스펙트럼 분석을 통해 부식생성물의 부식성분이 있음을 알 수 있다. 주로 S, Cl 및 O를 포함하며, 개별 위치의 S 함량이 더 높으며 에너지 스펙트럼 분석 결과는 그림 2(d)에 표시됩니다.그림 2(e)에서 볼 수 있듯이 밸브 A 표면의 밸브 링을 따라 미세 균열이 있습니다. 그림 2(f)와 (g)는 밸브 C의 표면 미세 형태이며, 표면도 부식 생성물로 완전히 덮여 있으며 부식성 요소에는 그림 2(e)와 유사하게 S, Cl 및 O도 포함됩니다.균열이 발생하는 원인은 밸브 표면의 부식 생성물 분석에 따른 응력 부식 균열(SCC)일 수 있습니다.그림 2(h) 역시 밸브 C의 표면 미세구조이다. 표면이 비교적 깨끗한 것을 알 수 있으며, EDS로 분석한 표면의 화학적 조성은 구리합금과 유사하여 밸브가 부식되지 않았습니다.세 개의 밸브 표면의 미세한 형태와 화학적 조성을 비교함으로써 주변 환경에 S, O 및 Cl과 같은 부식성 매체가 있음을 보여줍니다.
굽힘시험을 통해 밸브 B의 균열이 열렸으며, 균열이 밸브 단면 전체를 관통하지 않고, 백벤드 측에서 균열이 발생하고, 백벤드 반대측에서는 균열이 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 밸브의.균열을 육안으로 검사한 결과 균열의 색상이 어두워져 균열이 부식되었음을 나타내며, 균열의 일부 부분은 색상이 어두워 이러한 부분에서 부식이 더 심각함을 나타냅니다.그림 3과 같이 주사전자현미경으로 판막 B의 파손을 관찰하였다. 그림 3(a)는 판막 B 파손의 거시적인 모습을 보여준다.밸브 근처의 외부 파손이 부식 생성물로 덮여 있음을 볼 수 있으며 이는 다시 주변 환경에 부식성 매체가 있음을 나타냅니다.에너지 스펙트럼 분석에 따르면 부식 생성물의 화학 성분은 주로 S, Cl 및 O이며 그림 3(b)와 같이 S와 O의 함량이 상대적으로 높습니다.파단면을 관찰하면 균열성장 패턴이 결정형을 따른다는 것을 알 수 있다.그림 3(c)와 같이 더 높은 배율로 파괴를 관찰하면 다수의 2차 균열도 볼 수 있습니다.2차 균열은 그림에 흰색 화살표로 표시되어 있습니다.파단면의 부식 생성물과 균열 성장 패턴은 다시 응력 부식 균열의 특성을 나타냅니다.
밸브 A의 파단 부분이 열리지 않았으므로 밸브 부분(균열된 부분 포함)을 제거하고 밸브 축 부분을 갈아서 연마한 후 Fe Cl3(5g)+HCl(50mL)+C2H5OH( 100 mL) 용액을 에칭하고 Zeiss Axio Observer A1m 광학 현미경을 사용하여 금속조직 구조와 균열 성장 형태를 관찰했습니다.그림 4(a)는 판막의 금속학적 구조를 보여주며, 이는 α+β 이중상 구조이며, β는 상대적으로 미세하고 입상이며 α상 매트릭스에 분포되어 있습니다.원주방향 균열에서의 균열 전파 패턴은 그림 4(a), (b)에 나와 있습니다.균열 표면은 부식 생성물로 채워져 있기 때문에 두 균열 표면 사이의 간격이 넓어 균열 전파 패턴을 구별하기가 어렵습니다.분기 현상.이 1차 균열에서도 많은 2차 균열(그림에서 흰색 화살표로 표시)이 관찰되었으며(그림 4(c) 참조) 이러한 2차 균열은 결정립을 따라 전파되었습니다.에칭된 밸브 샘플을 SEM으로 관찰한 결과, 주균열과 평행한 다른 위치에도 미세균열이 많이 있는 것으로 나타났다.이러한 미세 균열은 표면에서 발생하여 밸브 내부로 확장되었습니다.균열은 분기점을 가지며 입자를 따라 확장되었습니다(그림 4(c),(d) 참조).이들 미세균열의 환경 및 응력상태는 주균열과 거의 동일하여 주균열의 전파 형태도 입계형임을 유추할 수 있으며 이는 밸브 B의 파단관찰에서도 확인된다. 균열은 다시 밸브의 응력 부식 균열의 특성을 보여줍니다.
2. 분석 및 토론
정리하면 밸브의 손상은 SO2에 의한 응력부식균열로 인한 것으로 추론할 수 있다.응력 부식 균열은 일반적으로 세 가지 조건을 충족해야 합니다. (1) 응력 부식에 민감한 재료;(2) 구리 합금에 민감한 부식성 매체;(3) 특정 스트레스 조건.
일반적으로 순수한 금속은 응력 부식을 겪지 않으며 모든 합금은 다양한 정도의 응력 부식에 취약하다고 알려져 있습니다.황동 재료의 경우 일반적으로 이중상 구조가 단상 구조보다 응력 부식 민감성이 더 높은 것으로 알려져 있습니다.황동재료의 Zn 함량이 20%를 초과하면 응력부식 감수성이 높아지며, Zn 함량이 높을수록 응력부식 감수성이 높아지는 것으로 문헌에 보고되어 있다.이 경우 가스 노즐의 금속 조직은 α+β 이중상 합금이고 Zn 함량은 약 35%로 20%를 훨씬 초과하므로 응력 부식 민감도가 높고 응력에 필요한 재료 조건을 충족합니다. 부식 균열.
황동 재료의 경우 냉간 가공 변형 후 응력 제거 어닐링을 수행하지 않으면 적절한 응력 조건 및 부식 환경에서 응력 부식이 발생합니다.응력부식균열을 일으키는 응력은 일반적으로 국부적인 인장응력으로 인가응력이나 잔류응력이 있을 수 있다.트럭 타이어가 팽창된 후 타이어의 높은 압력으로 인해 에어 노즐의 축 방향을 따라 인장 응력이 발생하여 에어 노즐에 원주 균열이 발생합니다.타이어 내부 압력에 의해 발생하는 인장 응력은 σ=pR/2t(여기서 p는 타이어 내부 압력, R은 밸브 내경, t는 타이어 벽 두께)에 따라 간단히 계산할 수 있습니다. 밸브).그러나 일반적으로 타이어 내부압력에 의해 발생하는 인장응력은 그리 크지 않으므로 잔류응력의 영향을 고려해야 한다.가스 노즐의 균열 위치는 모두 백벤드에 있으며 백벤드의 잔류 변형이 크고 잔류 인장 응력이 있음이 분명합니다.실제로 많은 실제 구리합금 부품에서 응력부식균열은 설계응력에 의해 발생하는 경우가 거의 없으며, 대부분은 눈에 띄지 않고 무시되는 잔류응력에 의해 발생합니다.이 경우 밸브의 백벤드에서는 타이어 내부압력에 의해 발생하는 인장응력의 방향과 잔류응력의 방향이 일치하게 되며, 이 두 응력의 중첩이 SCC에 대한 응력조건을 제공하게 된다. .
게시 시간: 2022년 9월 23일