燃油滤清器外壳开裂失效分析

黄立飞 赵宗宝

摘 要：用于汽车燃油滤清器的外壳开裂，本文通过宏观检查、成分分析、金相分析、断口分析对燃油滤清器的外壳进行了分析。结果表明，燃油滤清器的外壳开裂的原因为样品内表面在腐蚀性元素氯（Cl）和内部应力的共同作用下发生应力腐蚀，裂纹最先在应力腐蚀区域萌生，由内向外扩展，穿透整个滤清器外壳壁厚。

关键词：滤清器；应力腐蚀；沿晶断口

中图分类号：TG304 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0071-02

1 试验材料与方法

某公司燃油滤清器外壳使用300小时后发生开裂，为了寻找其开裂原因本文对进行了目测及体视显微镜进行宏观检查、直读光谱法进行成分分析、光学显微镜进行金相分析、显微维氏硬度计进行硬度测试、万能材料试验机进行拉伸性能测试、扫描电镜（SEM/EDS）进行断口分析和能谱分析。

2 试验结果分析

2.1 裂纹宏观形貌分析

滤清器裂纹断口见图1所示，宏观检查发现，滤清器外壳上部表面有一1.5cm左右的裂纹，观察发现管体未见明显塑性变形，裂纹较平齐，可判断为脆性断裂。将裂纹部位切下后观察内部发现已裂穿，且内部可见疑似黑色腐蚀区域，体视显微镜观察发现黑色区域明显与其他部位有区别。

2.2 裂纹微观形貌和成分分析

微观观察发现黑色腐蚀区域断口为沿晶断裂形貌，局部可见有磨损，且附近区域伴有二次裂纹，见图2所示。属明显应力应力腐蚀断裂特征，断口表面腐蚀产物及黑色区域成分分析结果，见图3到图6所示。可见有腐蚀性元素Cl。能谱检测发现断口上腐蚀区域可见腐蚀性元素氯（Cl），腐蚀区域样品裸露表面检测发现主要元素为铁（Fe），其它未腐蚀区域主要元素为锌（Zn），可见表面锌（Zn）层已被腐蚀破坏；且断口表面有氧化腐蚀产物。

2.3 滤清器外壳成分分析

表1所示是滤清器外壳材料直讀光谱分析结果。可见滤清器外壳材料符合标准规定的DC54D+Z钢要求，可以确认该滤清器外壳材料为热镀锌钢板，材料材质合格[1]。

2.4 滤清器外壳金相分析

金相分析图7所示，断口区域取金相样检测基体组织为等轴晶铁素体组织，未见明显非金属夹杂物，属正常组织[2]。

3 综合讨论

（1）元素检测结果符合Q/QBQ420-2014热镀锌锌铁合金镀层钢板及钢带中（DC54D+Z）的标准要求。（2）金相组织为铁素体，未见非金属夹杂物等异常现象。（3）宏观检查未发现零件有明显宏观塑性变形，零件表面未发现有明显外力损伤（磕碰、撞击）情况，断口属于脆性断裂，壳体内部断口处局部可见黑色被腐蚀区域。（4）断口微观检查发现黑色腐蚀区域为断裂源区，微观形貌为典型应力腐蚀断口形貌，附近可见二次裂纹；观察断口其它区域发现以沿晶形貌为主，部分拉长晶粒可见断裂。（5）能谱检测发现断口上腐蚀区域可见腐蚀性元素氯（Cl），腐蚀区域样品裸露表面检测发现主要元素为铁（Fe），其它未腐蚀区域表面主要元素为锌（Zn），可见表面锌（Zn）层已被腐蚀破坏；且断口表面有氧化腐蚀产物。

4 结语

燃油滤清器的失效原因：样品断裂类型为脆性断口，以沿晶形貌为主；样品内表面在腐蚀性元素氯（Cl）和内部应力的共同作用下发生应力腐蚀，裂纹最先在应力腐蚀区域萌生，由内向外扩展，穿透整个壁厚。

参考文献

[1]Q/QBQ420-2014，热镀锌锌铁合金镀层钢板及钢带[S].

[2]钟群鹏，赵子华.断口学[M].北京：高等教育出版社，2006.