制動鼓龜裂、開裂的產生原因和證實

     通過從汽車維修廠找來的制動鼓中選擇了有龜裂、開裂特征的制動鼓作為樣本，并在其裂紋密集處取樣進行實驗觀察。取樣方法為：在鼓壁與制動器襯片接觸的工作面上裂紋密集處切下（切割時未產生高溫以防發(fā)生相變）2cm見方的一塊鋼錠，標明鋼錠的內外壁并對應樣本編好號。制好樣后將其進行金相拋光和腐蝕（5%硝酸酒精溶液常溫腐蝕15秒），獲得如下圖組織。        初步觀察腐蝕后的試樣表面不難發(fā)現(xiàn)每塊試樣都有一到兩塊顏色較深的斑塊，而斑塊往往垂直于裂紋延伸方向平行于制動摩擦力方向，而且往往處于裂紋的中間位置。由此不難猜想深色斑塊是因為制動鼓工作時產熱不均而產生的局部高溫急速冷卻形成的相變組織，而裂紋首先從相變中心位置產生并垂直于制動摩擦力方向兩邊延伸，延伸至未相變的組織處結束。為證明以上猜想，邢臺向遠汽配有限公司對腐蝕后的樣品依次在400x的金相顯微鏡下觀察并拍了金相照片如下：經過對這個試樣裂紋的觀察可以發(fā)現(xiàn)：整個裂紋延伸方向較直，裂紋沿著石墨方向擴展并幾乎不變方向地從一個石墨尖端連向另一個石墨尖端，呈樹枝狀，有明顯的脆性斷裂特征，但當裂紋延伸到未相變的區(qū)域時裂紋整體走向變彎曲，并且終止于與裂紋整體走向呈大角度的某條石墨邊緣。據(jù)此可以推測失效制動鼓的局部在達到高于相變溫度的同時受到極速冷卻，使該部位基體變?yōu)榇阌步M織。該組織脆性大且含有大量的殘余相變應力，當受到頻繁的復合應力（因制動動作產生的法向壓應力和切向摩擦應力和制動生熱產生的熱應力）作用一段時間后，該部位的某些應力集中處（碳化物的尖角或石墨的尖端等處）所受的合成應力大于該質點材料的斷裂強度，就萌生了*初的裂紋。隨著裂紋的延伸，延伸到有一定塑性的未相變基體組織時，基體可通過塑性變形松弛一部分應力，再加上裂紋的尖端因塑性變形而產生了形變強化，因此裂紋的延伸路徑變得曲折，同時應力集中程度隨著路徑的彎曲而慢慢減輕使裂紋消失于基體之中。