简述活塞套疲劳断裂特征及其化学成分检验

断口宏观检验活塞套断口基本上与活塞套轴线呈30b角，断口全部位于活塞套凸肩根部。这是因为活塞套凸肩承受全部的螺纹预紧力与交变活塞力，凸肩根部受*大的弯矩作用，并且由于无圆角过度，应力集中严重。

活塞套断口有明显的疲劳断裂特征：疲劳源区位于凸肩根部，断口平滑细小，面积约为断口面积的1P6.在疲劳源区两侧是比较平滑且有放射状、略向外凸的贝纹线的裂纹扩展区，面积约为断口面积的1P2。值得注意的是，扩展区在疲劳源区两边并不对称，一侧较大一侧较小，这是由于活塞套材质或凸肩受力不均匀所致。*后一部分断口表面粗糙、凹凸不平，面积约为整个断口的1P3，是明显的过载断裂区。

断口金相分析截取活塞套断件制成金相试样，经磨制、抛光、侵蚀后观察到的金相组织，其组织由沿晶界连成网状的白色组织和珠光体两部分组成。断件金相照片（400@）通过测定组织中白色网状部分的显微硬度，得知是铁素体组织。材料中的先共析铁素体的金相形态可分为三类：网状、块状及魏氏组织（型）铁素体。在过冷度（或奥氏体的过饱和度）不大的情况下铁素体沿奥氏体晶界的长大速度远大于向晶内的长大速度，易形成仿晶界型铁素体，并很快沿晶界连成网状。尤其当钢中含碳量较多，先共析铁素体的总量相当少时，常可看到网状铁素体，而网状铁素体与针状铁素体（魏氏组织铁素体）对钢的机械性能均有不利的影响。例如，具有网状铁素体的钢，抗疲劳性能很差；而具有针状铁素体的钢，其塑性与冲击韧性显著降低。因此，均希望通过正火或退火予以消除钢材中的网状铁素体与针状铁素体组织。

活塞套的材料为45#钢，而从上述金相组织分析知活塞套材质的*终使用组织为抗疲劳性能很差的网状铁素体。因此在零件制造过程中必须通过适当的热处理（正火或退火）予以消除，如果想要进一步提高材料的综合机械性能，还应对材质施以调质处理，使其具有强度、韧性都较好的回火索氏体组织。

活塞套化学成分检验与分析活塞套的化学成分，可见含碳量较高超过允许值10%。一级缸*大活塞力考虑实际吸、排气压力损失和活塞平均速度的影响，得到一级气缸实际吸排气压力分别为：pcs=0.97@105Pa，pcd=3.2@105Pa。盖侧（以g表示）和轴侧（以z表示）活塞面面积分别为：Ag=0.1385m2，Az=0.1370m2。则活塞所受*大气体力（活塞杆受拉为正、活塞杆受压为负）为活塞在外止点时Pmax=pcs@Az-pcd@Ag=-3.1@104N活塞在内止点时Pmax=pcd@Az-pcs@Ag=3.04@104N计算时以活塞在内、外止点时所受*大气体力作为*大活塞力计算。