制动鼓龟裂、开裂的产生原因和证实

     通过从汽车维修厂找来的制动鼓中选择了有龟裂、开裂特征的制动鼓作为样本，并在其裂纹密集处取样进行实验观察。取样方法为：在鼓壁与制动器衬片接触的工作面上裂纹密集处切下（切割时未产生高温以防发生相变）2cm见方的一块钢锭，标明钢锭的内外壁并对应样本编好号。制好样后将其进行金相抛光和腐蚀（5%硝酸酒精溶液常温腐蚀15秒），获得如下图组织。        初步观察腐蚀后的试样表面不难发现每块试样都有一到两块颜色较深的斑块，而斑块往往垂直于裂纹延伸方向平行于制动摩擦力方向，而且往往处于裂纹的中间位置。由此不难猜想深色斑块是因为制动鼓工作时产热不均而产生的局部高温急速冷却形成的相变组织，而裂纹首先从相变中心位置产生并垂直于制动摩擦力方向两边延伸，延伸至未相变的组织处结束。为证明以上猜想，邢台向远汽配有限公司对腐蚀后的样品依次在400x的金相显微镜下观察并拍了金相照片如下：经过对这个试样裂纹的观察可以发现：整个裂纹延伸方向较直，裂纹沿着石墨方向扩展并几乎不变方向地从一个石墨尖端连向另一个石墨尖端，呈树枝状，有明显的脆性断裂特征，但当裂纹延伸到未相变的区域时裂纹整体走向变弯曲，并且终止于与裂纹整体走向呈大角度的某条石墨边缘。据此可以推测失效制动鼓的局部在达到高于相变温度的同时受到极速冷却，使该部位基体变为淬硬组织。该组织脆性大且含有大量的残余相变应力，当受到频繁的复合应力（因制动动作产生的法向压应力和切向摩擦应力和制动生热产生的热应力）作用一段时间后，该部位的某些应力集中处（碳化物的尖角或石墨的尖端等处）所受的合成应力大于该质点材料的断裂强度，就萌生了*初的裂纹。随着裂纹的延伸，延伸到有一定塑性的未相变基体组织时，基体可通过塑性变形松弛一部分应力，再加上裂纹的尖端因塑性变形而产生了形变强化，因此裂纹的延伸路径变得曲折，同时应力集中程度随着路径的弯曲而慢慢减轻使裂纹消失于基体之中。