气缸套穴蚀机理分析及其抗穴蚀性能研究.pdf

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1、38内燃机与配件2014年第6期气缸套穴蚀机理分析及其抗穴蚀性能研究CavitationMechanismAnalysisandCavitationResistanceStudyforCylinerLiners姚涛张亮亮(河南省中原内配股份有限公司)[摘要]穴蚀失效是湿式气缸套的一种常见失效形式，造成气缸套穴蚀的原因比较复杂，但其形成机理及过程却有一定的规律可寻，因此通过研究气缸套穴蚀的形成机理来寻找方法有效地防止气缸套发生穴蚀，提高气缸套的使用寿命，具有深远的意义。[关键词]气缸套穴蚀机理镍磷复合镀结构分析穴蚀试验Keywords：Cylinerl

2、inerCavitationmechanismNi—PcompositecoatingstructureanalysisCavitationtest1引言随着发动机转速、有效压力、比功率的提高，相应比重量逐渐降低，其结构的日益紧凑和零件壁厚的减小，内燃机湿式缸套与冷却水接触的表面上常出现局部聚集穴群。这些蜂窝状的孑L穴直径l毫米左右，深度几毫米，严重的可达十几毫米。这种现象称为穴蚀。不少缸套在短期内就需更换，有时气缸被穴蚀击穿，造成气缸漏水等严重事故，其原因往往并非磨损所致，而是穴蚀破坏造成的，为了解决穴蚀问题，因此开展了气缸套穴蚀机理及其抗穴蚀性能

3、研究。2穴蚀机理研究及穴蚀防止措施为研究气缸套的穴蚀机理及穴蚀过程，首先对穴蚀气缸套进行了金相和硬度检测，结果如下：袁1穴蚀气缸套捡验结果石墨编号部位硬度Hg级别基体碳化物ABDE内壁】00％5贝氏体+残奥3％j％1#275外壁70％10％20％6贝氏体+残奥3％I％内壁95％5％5贝氏体+残奥3％1％2#288外壁75％25％6贝氏体+残奥3％l％通过对发生穴蚀的气缸套进行金相、硬度检验可以发现以下规律：1)穴蚀易于发生在硬度较低、且石墨粗大的气缸套表面，穴蚀起源于石墨露头处，沿着石墨向缸套内壁扩展，当遇见碳化物时，绕过碳化物继续向内壁扩展。2)穴

4、蚀主要发生于深度回火区域，即金相样块侵蚀后，颜色较深的区域。一麓曦、移蘸。裔泌蒸#穴蚀缸套穴蚀坑处石墨50倍l#穴蚀缸套穴蚀坑处石墨100倍一卜斓1#穴蚀缸套穴蚀坑处基体组织500倍2#穴蚀缸套穴蚀坑处石墨50倍◆2#穴蚀缸套穴蚀坑处石墨100倍2#穴蚀缸套穴蚀坑处基体组织500倍针对穴蚀发生原因及特点，要想有效地防止穴姚涛张亮亮：气缸套穴蚀机理分析及其抗穴蚀性能研究39蚀的发生就要对气缸套表面的石墨进行封闭处理，镍磷复合镀就是一种有效的抗穴蚀措施；镍磷复合镀是一种表面处理技术，其是利用电化学反应在气缸套表面形成镍磷保护层，由于其硬度较高、耐蚀性、结

5、合性好，可以有效地对气缸套表面石墨进行封闭，可以有效地防止气缸套水道部位发生穴蚀，从而提高气缸套的使用寿命，为进一步研究镍磷复合镀气缸套的抗穴蚀性能，特对镍磷复合镀缸套镀层进行了组织及结构分析研究。3镍磷复合镀缸套镀层组织、结构分析3．1XRD分析用D8FcousX射线衍射仪对原始状态的试样和在不同温度下处理的试样表面进行XRD分析，由图可以分析出镀层由含磷8％左右的镍磷合金组成，图1为原始状态试样，从衍射峰上来看明显属于非晶，图2为280℃2h热处理后试样，图3为300℃2h热处理后试样，试样的镀层已经晶化，具体标定分析如图中所示。图1原始试样表面

6、XRD分析280#■∞●≈。～⋯⋯一⋯一，二黧j冀～⋯⋯⋯⋯。⋯一穗兰：曼j：盘·．=：譬：：嚣二嚣嚣嚣==：=：==患====：：：=：暑：：：苗品l篇等：图2280。C2h试样表面XRD分析譬==．=～一⋯一⋯⋯·021=々～⋯一⋯⋯一⋯，-·譬i=二2薯：矗1．=：=：：嚣器篇篇：嚣==嚣嚣嚣：=％?凇器繁嚣：图3300。C2h试样表面XRD分析3．2SEM分析用Philips—quanta一2000型扫描电子显微镜对原始状态的试样和在不同温度下处理的试样表面进行SEM分析，图2为原始状态试样，从衍射峰上来看明显属于非晶，图3、图4分别为280

7、℃2h和300。C2h试样，试样的镀层已经晶化，热处理后苞状结构增多，孔隙率明显降低，密度略有增加。具体标定分析如图中所示。图5280cf22h试样SEM分析圈63001；2h试样SEM分析内燃机与配件2014年第6期3。3显微硬度分析对试样进行不同温度的回火处理，1009载荷下的显微硬度值如下表表2试样显微硬度试样状态原始／HV280℃2h／HV300℃2h／HV437868823461907789422814806492796773410850868平均值444847812从表中可以看出，镀后的试样在经过热处理后，显微硬度明显上升，同时硬度也受到

8、不同回火温度的影响。280℃等温回火2h后试样硬度上升403HV，300qC等温回火2h后试样硬度上升368