制動鼓龜裂、開裂的產(chǎn)生原因和證實(shí)

     通過從汽車維修廠找來的制動鼓中選擇了有龜裂、開裂特征的制動鼓作為樣本，并在其裂紋密集處取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。取樣方法為：在鼓壁與制動器襯片接觸的工作面上裂紋密集處切下（切割時(shí)未產(chǎn)生高溫以防發(fā)生相變）2cm見方的一塊鋼錠，標(biāo)明鋼錠的內(nèi)外壁并對應(yīng)樣本編好號。制好樣后將其進(jìn)行金相拋光和腐蝕（5%硝酸酒精溶液常溫腐蝕15秒），獲得如下圖組織。        初步觀察腐蝕后的試樣表面不難發(fā)現(xiàn)每塊試樣都有一到兩塊顏色較深的斑塊，而斑塊往往垂直于裂紋延伸方向平行于制動摩擦力方向，而且往往處于裂紋的中間位置。由此不難猜想深色斑塊是因?yàn)橹苿庸墓ぷ鲿r(shí)產(chǎn)熱不均而產(chǎn)生的局部高溫急速冷卻形成的相變組織，而裂紋首先從相變中心位置產(chǎn)生并垂直于制動摩擦力方向兩邊延伸，延伸至未相變的組織處結(jié)束。為證明以上猜想，邢臺向遠(yuǎn)汽配有限公司對腐蝕后的樣品依次在400x的金相顯微鏡下觀察并拍了金相照片如下：經(jīng)過對這個(gè)試樣裂紋的觀察可以發(fā)現(xiàn)：整個(gè)裂紋延伸方向較直，裂紋沿著石墨方向擴(kuò)展并幾乎不變方向地從一個(gè)石墨尖端連向另一個(gè)石墨尖端，呈樹枝狀，有明顯的脆性斷裂特征，但當(dāng)裂紋延伸到未相變的區(qū)域時(shí)裂紋整體走向變彎曲，并且終止于與裂紋整體走向呈大角度的某條石墨邊緣。據(jù)此可以推測失效制動鼓的局部在達(dá)到高于相變溫度的同時(shí)受到極速冷卻，使該部位基體變?yōu)榇阌步M織。該組織脆性大且含有大量的殘余相變應(yīng)力，當(dāng)受到頻繁的復(fù)合應(yīng)力（因制動動作產(chǎn)生的法向壓應(yīng)力和切向摩擦應(yīng)力和制動生熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力）作用一段時(shí)間后，該部位的某些應(yīng)力集中處（碳化物的尖角或石墨的尖端等處）所受的合成應(yīng)力大于該質(zhì)點(diǎn)材料的斷裂強(qiáng)度，就萌生了*初的裂紋。隨著裂紋的延伸，延伸到有一定塑性的未相變基體組織時(shí)，基體可通過塑性變形松弛一部分應(yīng)力，再加上裂紋的尖端因塑性變形而產(chǎn)生了形變強(qiáng)化，因此裂紋的延伸路徑變得曲折，同時(shí)應(yīng)力集中程度隨著路徑的彎曲而慢慢減輕使裂紋消失于基體之中。