1. Teste e Análise Teórica
Dos 3válvulas de pneusamostras fornecidas pela empresa, 2 são válvulas e 1 é uma válvula que ainda não foi usada. Para A e B, a válvula que não foi usada é marcada em cinza. Figura abrangente 1. A superfície externa da válvula A é rasa, a superfície externa da válvula B é a superfície, a superfície externa da válvula C é a superfície e a superfície externa da válvula C é a superfície. As válvulas A e B estão cobertas com produtos de corrosão. As válvulas A e B estão rachadas nas curvas, a parte externa da curva está ao longo da válvula, a boca do anel da válvula B está rachada em direção à extremidade e a seta branca entre as superfícies rachadas na superfície da válvula A está marcada. Pelo exposto acima, as rachaduras estão em todos os lugares, as rachaduras são as maiores e as rachaduras estão em todos os lugares.
Uma seção doválvula de pneuAs amostras A, B e C foram cortadas da curva, e a morfologia da superfície foi observada com um microscópio eletrônico de varredura ZEISS-SUPRA55, e a composição da microárea foi analisada por EDS. A Figura 2(a) mostra a microestrutura da superfície da válvula B. Pode-se observar que há muitas partículas brancas e brilhantes na superfície (indicadas pelas setas brancas na figura), e a análise por EDS das partículas brancas apresenta alto teor de S. Os resultados da análise do espectro de energia das partículas brancas são mostrados na Figura 2(b).
As Figuras 2 (c) e (e) são as microestruturas da superfície da válvula B. Pode ser visto na Figura 2 (c) que a superfície é quase inteiramente coberta por produtos de corrosão, e os elementos corrosivos dos produtos de corrosão pela análise do espectro de energia incluem principalmente S, Cl e O, o conteúdo de S em posições individuais é maior, e os resultados da análise do espectro de energia são mostrados na Fig. 2 (d). Pode ser visto na Figura 2 (e) que há microfissuras ao longo do anel da válvula na superfície da válvula A. As Figuras 2 (f) e (g) são as micromorfologias da superfície da válvula C, a superfície também é completamente coberta por produtos de corrosão, e os elementos corrosivos também incluem S, Cl e O, semelhante à Figura 2 (e). A razão para a fissuração pode ser a corrosão sob tensão (SCC) da análise do produto de corrosão na superfície da válvula. A Figura 2(h) também mostra a microestrutura da superfície da válvula C. Pode-se observar que a superfície está relativamente limpa e que a composição química da superfície analisada por EDS é semelhante à da liga de cobre, indicando que a válvula não está corroída. A comparação da morfologia microscópica e da composição química das três superfícies da válvula demonstra a presença de meios corrosivos, como S, O e Cl, no ambiente circundante.
A trinca da válvula B foi aberta através do teste de flexão, e verificou-se que a trinca não penetrou toda a seção transversal da válvula, trincou no lado da curvatura para trás e não trincou no lado oposto à curvatura para trás da válvula. A inspeção visual da fratura mostra que a cor da fratura é escura, indicando que a fratura foi corroída, e algumas partes da fratura são de cor escura, o que indica que a corrosão é mais grave nessas partes. A fratura da válvula B foi observada sob um microscópio eletrônico de varredura, como mostrado na Figura 3. A Figura 3 (a) mostra a aparência macroscópica da fratura da válvula B. Pode-se observar que a fratura externa perto da válvula foi coberta por produtos de corrosão, novamente indicando a presença de meios corrosivos no ambiente circundante. De acordo com a análise do espectro de energia, os componentes químicos do produto de corrosão são principalmente S, Cl e O, e os teores de S e O são relativamente altos, como mostrado na Figura 3 (b). Observando a superfície da fratura, verifica-se que o padrão de crescimento da trinca é ao longo do tipo cristalino. Um grande número de fissuras secundárias também pode ser observado observando a fratura em ampliações maiores, como mostrado na Figura 3(c). As fissuras secundárias são marcadas com setas brancas na figura. Produtos de corrosão e padrões de crescimento de fissuras na superfície da fratura demonstram novamente as características de corrosão sob tensão.
A fratura da válvula A não foi aberta, remova uma seção da válvula (incluindo a posição rachada), retifique e polir a seção axial da válvula e use FeCl3 (5 g) +HCl (50 mL) + C2H5OH (100 mL) solução foi atacada, e a estrutura metalográfica e a morfologia de crescimento de trinca foram observadas com microscópio óptico Zeiss Axio Observer A1m. A Figura 4 (a) mostra a estrutura metalográfica da válvula, que é uma estrutura bifásica α + β, e β é relativamente fina e granular e distribuída na matriz da fase α. Os padrões de propagação de trinca nas trincas circunferenciais são mostrados na Figura 4 (a), (b). Como as superfícies de trinca são preenchidas com produtos de corrosão, a lacuna entre as duas superfícies de trinca é ampla e é difícil distinguir os padrões de propagação de trinca. fenômeno de bifurcação. Muitas trincas secundárias (marcadas com setas brancas na figura) também foram observadas nesta trinca primária, veja Fig. 4(c), e essas trincas secundárias se propagaram ao longo do grão. A amostra da válvula gravada foi observada por MEV, e foi descoberto que havia muitas microtrincas em outras posições paralelas à trinca principal. Essas microtrincas se originaram da superfície e se expandiram para o interior da válvula. As trincas tinham bifurcação e se estendiam ao longo do grão, veja Figura 4(c), (d). O ambiente e o estado de tensão dessas microtrincas são quase os mesmos que os da trinca principal, então pode-se inferir que a forma de propagação da trinca principal também é intergranular, o que também é confirmado pela observação da fratura da válvula B. O fenômeno de bifurcação da trinca mostra novamente as características de corrosão sob tensão da válvula.
2. Análise e Discussão
Em resumo, pode-se inferir que o dano à válvula é causado por corrosão sob tensão causada por SO2. A corrosão sob tensão geralmente precisa atender a três condições: (1) materiais sensíveis à corrosão sob tensão; (2) meio corrosivo sensível a ligas de cobre; (3) certas condições de tensão.
Acredita-se geralmente que metais puros não sofrem corrosão sob tensão, e todas as ligas são suscetíveis à corrosão sob tensão em graus variados. Para materiais de latão, acredita-se geralmente que a estrutura bifásica tem maior suscetibilidade à corrosão sob tensão do que a estrutura monofásica. Foi relatado na literatura que quando o teor de Zn no material de latão excede 20%, ele tem uma suscetibilidade à corrosão sob tensão, e quanto maior o teor de Zn, maior a suscetibilidade à corrosão sob tensão. A estrutura metalográfica do bico de gás neste caso é uma liga bifásica α + β, e o teor de Zn é de cerca de 35%, excedendo em muito 20%, portanto, tem uma alta sensibilidade à corrosão sob tensão e atende às condições do material necessárias para a corrosão sob tensão.
Para materiais de latão, se o recozimento para alívio de tensões não for realizado após a deformação por trabalho a frio, a corrosão sob tensão ocorrerá sob condições de tensão adequadas e ambientes corrosivos. A tensão que causa a corrosão sob tensão é geralmente a tensão de tração local, que pode ser aplicada ou residual. Após o pneu do caminhão ser inflado, a tensão de tração será gerada ao longo da direção axial do bico de ar devido à alta pressão no pneu, o que causará rachaduras circunferenciais no bico de ar. A tensão de tração causada pela pressão interna do pneu pode ser simplesmente calculada de acordo com σ = p R/2t (onde p é a pressão interna do pneu, R é o diâmetro interno da válvula e t é a espessura da parede da válvula). No entanto, em geral, a tensão de tração gerada pela pressão interna do pneu não é muito grande, e o efeito da tensão residual deve ser considerado. As posições de rachadura dos bicos de gás estão todas na curvatura para trás, e é óbvio que a deformação residual na curvatura para trás é grande, e há uma tensão de tração residual lá. De fato, em muitos componentes práticos de liga de cobre, a corrosão sob tensão raramente é causada por tensões de projeto, e a maioria delas é causada por tensões residuais que não são observadas e são ignoradas. Nesse caso, na curvatura posterior da válvula, a direção da tensão de tração gerada pela pressão interna do pneu é consistente com a direção da tensão residual, e a superposição dessas duas tensões fornece a condição de tensão para o SCC.
3. Conclusão e Sugestões
Conclusão:
A rachadura doválvula de pneué causada principalmente por corrosão sob tensão causada pelo SO2.
Sugestão
(1) Rastrear a origem do meio corrosivo no ambiente ao redor doválvula de pneu, e tente evitar o contato direto com o meio corrosivo circundante. Por exemplo, uma camada de revestimento anticorrosivo pode ser aplicada na superfície da válvula.
(2) A tensão residual de tração do trabalho a frio pode ser eliminada por processos apropriados, como o recozimento de alívio de tensão após a flexão.
Horário da publicação: 23 de setembro de 2022
