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氣缸水套是機車207型柴油機的重要零件，其材料為45鋼，熱處理采用正火處理。氣缸水套和缸套相互配合使柴油機正常工作。水套服役是處在腐蝕性介質(zhì)中，同時受到交變載荷作用。因此，水套失效形式以開裂和腐蝕疲勞為主。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，某氣缸水套僅行車6000多km便出現(xiàn)早期斷裂失效。為此，現(xiàn)在越來越多的廠家采用高頻感應加熱電源來解決問題。
生產(chǎn)中發(fā)生的水套裂紋通常具有以下特征：1、多出現(xiàn)在示功閥孔、噴油嘴孔的上下方，沿水套母線擴展。2、裂紋大多起源于水套內(nèi)表面，往往呈多個裂紋源。3、裂紋附近均出現(xiàn)腐蝕坑缺陷。我們通過檢驗開裂水套的化學成分發(fā)現(xiàn)，工件碳含量超標。宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)，裂紋基本呈直線狀；但高倍觀察發(fā)現(xiàn)，裂紋顯微形態(tài)大多呈之字形，有分枝特征，尾部較尖，穿晶擴展較多，同時發(fā)現(xiàn)裂紋內(nèi)存在其他物質(zhì)。斷口檢驗發(fā)現(xiàn)，斷口平坦，未發(fā)現(xiàn)宏觀塑性變形，在裂紋前端有疲勞弧帶明顯存在。斷口裂紋源往往存在多個，大多起源于水套內(nèi)表面，裂紋源區(qū)域出現(xiàn)黑色腐蝕物，但疲勞弧帶形貌特征不明顯清晰。
為防止45鋼水套腐蝕疲勞破壞失效，提出技術改進措施如下：
(1)更換水套材料(45鋼不耐腐蝕且強度較低)，提高工件疲勞強度和耐腐蝕性能。
(2)在不改變材料情況下，可采用防腐蝕工藝措施；另一種途徑是使工件表面產(chǎn)生壓應力，以抵消水套服役中承受的拉應力。
對于腐蝕應力，如果某種方法產(chǎn)生一個較深的壓應力層，則可抵消工件承受的拉應力，大大減輕腐蝕疲勞危害，延長工件使用壽命。經(jīng)分析，實際生產(chǎn)中可采用高頻感應加熱電源進行熱處理，提高水套服役壽命。
1、薄殼淬火。水套薄殼經(jīng)淬火后，壓應力達1176MPa，在200℃以下低溫回火壓力不降。該方法可使水套疲勞壽命提高1-2個數(shù)量級。
2、在Ac1以下加熱淬火。采用650-700℃加熱后淬水，水套表層10mm內(nèi)，可獲得的壓應力約為245MPa，隨后經(jīng)100-200℃時效處理，可進一步提高壓力值。
3、采用高頻感應加熱電源進行局部感應淬火，使工件表面產(chǎn)生壓應力，以提高水套工作壽命。
經(jīng)過眾多實驗發(fā)現(xiàn)，氣缸水套采用高頻感應加熱電源熱處理后，其腐蝕疲勞斷裂缺陷不再出現(xiàn)，而且其使用壽命也提高了很多，大大滿足了氣缸水套的工作要求。
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