汽車發動機缸蓋開裂失效分析案例

【摘要】本文通過斷口分析、金相分析、化學成分分析，認為造成發動機缸蓋失效的原因為：缸蓋內部存在較多沙孔氣孔，且大量的第二相組織沿晶界析出，在受力條件下從易應力集中的火花塞孔邊緣的氣孔起源，裂紋沿偏析的第二相晶界擴展，最終導致油水互滲。

【關鍵詞】 斷口分析，金相分析，失效分析，發動機缸蓋。

1. 引言

某汽車配件生產公司的發動機缸蓋，材質為AlSi6Cu4鑄鋁，發動機缸蓋在使用過程中，在火花塞孔位置發生開裂現象，造成油水混合。

2. 試驗與結果

2.1 外觀檢查

通過肉眼可清晰觀察裂紋起源于火花塞孔邊緣，向兩側擴展，裂紋形貌呈波浪形。

圖1 失效樣品外觀

2.2 斷口分析

斷口表面呈嚴重氧化色，且起源區可觀察到尺寸較大的沙孔；通過EDS分析各個不同形貌的位置，發現各個位置的成分有較大差異，Cu、Si、Fe、Mn等合金元素存在不同程度的偏析。

2.3 金相分析

從金相觀察圖可知，心部存在較多沙孔（黑色），斷口位置與心部位置組織均為白色枝晶狀α固溶體+灰色塊狀共晶Si+淡灰色Al2Cu+黑色的β相，晶界析出第二相約占總面積的30%，且含有較多 Al2Cu和β相，存在組織偏析現象。

3. 結論

缸蓋內部存在較多沙孔氣孔，且大量的第二相組織沿晶界析出，在受力條件下從易應力集中的火花塞孔邊緣的氣孔起源，裂紋沿偏析的第二相晶界擴展，最終導致油水互滲。

4. 參考標準

[1] HB7739-2004航空金屬制件失效分析程序與要求