Целью экспертизы было определение причин разрушения штифта в штоке клапана. Из-за малой геометрии штифта анализ химического состава стали был проведен рентгенофлуоресцентным методом с помощью спектрометра X-Met 3000ТХ. Химический состав металла штока определялся атомно-эмиссионным методом с помощью спектрометра Spectrotest. Результаты анализа показали, что состав исследованных образцов соответствует заявленной марке с высоким содержанием хрома, никеля и марганца.
Сравнительный металлографический анализ микроструктуры нового и сломанного штифтов показал, что образцы имеют типичную микроструктуру, характерную для структуры аустенитной стали, содержащей молибден, который способствует образованию упрочняющей фазы в виде карбидов металла. Однако, было обнаружено, что размер выделений карбидов и ферритной δ-фазы в микроструктуре стали нового штифта заметно больше, чем в образце разрушенного штифта. В микроструктуре обоих образцов были обнаружены деформационные полосы скольжения, свидетельствующие о значительной деформации. Анализ состояния границ зерен в стали штифтов показал отсутствие зернограничных выделений.
-
В макроструктуре нового штифта была обнаружена сильная неоднородность. Для выявления причин возникновения неоднородностей макроструктуры были получены изображения образцов методом электронной микроскопии, на которых видно, что неоднородности макроструктуры обусловлены распределением выделений карбидов. Присутствие данных неоднородностей в макроструктуре может приводить к снижению эксплуатационных свойств штифтов, т.к. будет способствовать концентрации напряжений, приводящих к разрушению штифта при меньших нагрузках и сроках эксплуатации.
Определение микротвердости металла было проведено по методу Виккерса на различных участках с помощью микротвердомера Zwick/Roell ZHV-1M. Полученные результаты показали, что принципиальных отличий в этом параметре между штифтом со склада и разрушенным штифтом не было. Однако, было обнаружено, что вблизи края наблюдается более высокая твердость, обусловленная деформационным упрочнением штифтов и появлением полос скольжения в микроструктуре стали.
Изучение поверхности излома штифта показало, что разрушение началось с наружной поверхности. По линиям развития трещины был установлен очаг разрушения. Дальнейшее распространение трещины в штифте происходило ступенчато с смещением, при этом каждый раз образовывалась новая плоскость разрушения.
В результате был сделан вывод о том, что разрушение штифта клапана произошло при совместном влиянии вышеуказанных факторов
