Металлографическое исследование газовых форсунок

Соответствие металлопродукции заявленным производителем характеристикам, таким как химический состав, толщина и качество покрытия, термообработка и пр. является распространенной причиной обращения к услугам нашей лаборатории

Для описанного ниже исследования в Лабораторию были предоставлены детали газовой форсунки: поршень с пружиной и втулка. У потребителя данного изделия в связи с учащением случаев брака появились вопросы о качестве используемых материалов.

Для исследования части форсунки были залиты смолой, после чего распилены в продольном направлении вдоль оси, приготовлены микрошлифы (рис. 1, 2).

Анализ изображений

С использованием оптического микроскопа, оснащенного автоматическим анализатором изображений Thixomet, на микрошлифах деталей была измерена толщина покрытия. Установлено, что покрытие поршня форсунки состоит из двух слоев толщиной в среднем 12 мкм и 3 мкм, различных по цвету (рис. 3). Также в основном металле поршня обнаружены в большом количестве неметаллические включения типа сульфидов, что указывает на возможно повышенный уровень содержания серы в материале.

Рисунок 1. Панорамное изображение продольного сечения части «поршень»

Рисунок 2. Панорамное изображение продольного сечения части «втулка»

Деталь форсунки «втулка» также имеет слой покрытия. Особый интерес, влияющий на качество работы форсунки, представляет зона покрытия в области резьбового соединения под шпильку. Толщина слоя здесь составила в среднем 10 мкм.

Рисунок 3. Покрытие на наружной поверхности детали поршень

Химсостав газовой форсунки

Дальнейшее исследование касалось химического состава деталей с помощью рентгеноспектрального микроанализа, путем набора и усреднения значений пиков на заданной площади. В результате измерений было установлено:

металл детали поршня содержит больше серы, чем указано по марке (0,49% против максимально допустимых 0,35%). Состав соответствует автоматной стали, близкой по составу к отечественной АС45Г2 (ГОСТ 1414-75). Эта сталь не является нержавеющей. Обнаруженные неметаллические включения в металле поршня являются сульфидами марганца.
втулка изготовлена из латуни, соответствующей по составу к марке ЛС58-3 (ГОСТ 15527-2004).
– пружина в поршне изготовлена из нержавеющей стали, близкой по составу марке 12Х18Н9 (ГОСТ 5632-72).
покрытие детали «втулка» состоит из сплава Ni-P, содержание фосфора 11,7%. Наиболее вероятно, что покрытие нанесено методом химического (неэлектролитического) никелирования (стандарт ASTM B733 – 04).
покрытие детали «поршень» состоит из двух частей: внутренняя (ближайшая к металлу основы) – химическое никелирование (содержание фосфора 11,4%), внешняя часть – фторированный слой (F – 9,6%, P – 11,3% Ni – основа).

Таким образом, проведенная металлургическая экспертиза выявила несоответствие заявленного материала детали форсунки фактическому. Повышенное содержание серы снижает вязкость и пластичность этого типа стали, что приводит к высокой вероятности хрупкого разрушения.

Другие работы

Металлографическое исследование электросварной трубы, выполненной из нержавеющей стали категории AISI 304

Исследование образцов электросварной трубы, выполненной из нержавеющей стали категории AISI 304 с дефектами в виде несоединенных кромок сварного шва на внутренней поверхности трубы.