铜PIN针在使用1~2年后发生异常断裂的案例。通过宏观与微观形貌观察、截面化学成分分析、抛光态与腐蚀态形貌观察以及硬度测试,发现断裂PIN针金相组织晶内存在大量变形位错且硬度远高于正常PIN针。据此推断,断裂原因可能是PIN针在冷加工后未进行退火处理或退火不彻底,导致基体中存在较大残余应力,在使用过程中受力易产生裂纹。为防止类似问题再次发生,建议改善PIN针冷加工后的热处理工艺,降低内部残余应力。
Pin针材质为铅黄铜,原材经冷加工后退火处理。具体图片如图所示。
断裂PIN针成分测试结果 | |||||||
断裂PIN针 | C | O | AL | Cu | Zn | Pb | Total |
1 | 4.01 | 3.33 | 0.50 | 39.27 | 15.42 | 37.46 | 100.00 |
2 | 3.64 | 1.60 | / | 59.78 | 34.98 | / | 100.00 |
3 | 2.95 | 1.53 | / | 59.68 | 34.08 | 1.76 | 100.00 |
4 | 2.45 | 1.43 | / | 60.60 | 33.58 | 1.94 | 100.00 |
5 | 2.87 | 1.70 | / | 59.47 | 34.21 | 1.75 | 100.00 |
正常PIN针 | C | O | AL | Cu | Zn | Pb | Total |
1 | 3.82 | 4.00 | 0.54 | 19.67 | 5.84 | 66.14 | 100.00 |
2 | 2.88 | 0.88 | / | 58.61 | 37.63 | / | 100.00 |
3 | 2.44 | 1.07 | / | 57.41 | 36.69 | 2.38 | 100.00 |
4 | 1.54 | 1.11 | / | 58.26 | 36.50 | 2.60 | 100.00 |
5 | 2.51 | 1.36 | / | 57.39 | 36.59 | 2.15 | 100.00 |
1.宏观形貌:PIN针断面存在轻微变形,边缘位置颜色发暗,附着较多脏污,芯部较为干净,推断断裂起源于PIN针表面,在芯部最终断裂;
2.微观形貌:PIN针断面边缘位置附着较多脏污,整个断面可观察到明显撕裂韧窝,整体呈韧性断裂;
3.断裂和正常PIN针基体主成分均为Cu、Zn及少量Pb元素,基体均匀分布Pb相的块状物,整体化学成分无较大差异;
4.断裂PIN针样品基体中白色为孪晶α相,黑色小块状Pb相,整体金相存在较多变形位错,边缘区域位错密度更高;正常PIN针样品基体中白色为α相,黄色为β相,黑色小块状为Pb相,整体金相组织分布均匀;
5.断裂PIN针硬度远大于正常PIN针。
断裂PIN针金相组织晶内存在大量变形位错(滑移带)且硬度较高,推测端子PIN针经冷加工后未进行退火处理或退火不彻底,导致基体中存在较大的残余应力,在使用过程中受力易产生裂纹,进而发生断裂。
改善建议改善PIN针冷加工后热处理工艺,降低PIN针内部残余应力。