摘要：本文阐述了暖通产品分水器球阀根部材料的特征，对断裂现象及其成因进行分析，并提出了有效的解决措施。
　　关键词：分水器；根部断裂；应力破裂；球阀
　　中图分类号：U260.4+3 文献标识码：A 文章编号：
　　
　　暖通产品分水器是连接各路加热管供、回水的装置，按所处位置的不同，分为分水器及集水器，俗称分水器，主要用于地板采暖系统。球阀（图1）是分水器的控制部分，是分水器的关键部件之一。在使用中出现部分产品断裂现象，主要集中在球阀根部，它的材质为HPb59-3，下面就失效原因进行分析。
　　
　　图1
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　HPb59-3铅黄铜具有良好的切削性能及较好的冷热加工性能而得到广泛地应用，我厂生产的铅黄铜热锻产品加工成阀体后在使用过程中发现多个阀体发生断裂，开裂的阀体大都是自然断裂。该阀体的生产工序为，原料→锻造→抛砂→机械加工。为提高产品质量，对断裂阀体进行如下分析：
　　铅在铜锌合金中的溶解度极小，因此，铅黄铜中的铅大都是游离质点。这种游离质点有润滑作用，也能使切屑崩碎，故可改善黄铜的切削性能。黄铜的切削性能随含铅量的提高而提高，但含铅量的提高将使黄铜的强度、硬度和塑性大为降低。
　　2 宏观现象分析
　　
　　
　　图2(自然断裂形状)图3（轻敲断裂形状）
　　
　　从图2、图3断面形状可以看出，发生破裂的分水器，大都集中在球阀根部，表面呈黄褐色，断面较平整。个别未完全断裂的球阀如果用手指轻轻一扳，也彻底破裂。二个断面进行比较，发现未完全断裂的断面一部分呈黄褐色，一小部分呈颗粒状光亮色断面。宏观现象表明，黄褐色部分是腐蚀产物覆盖，颗粒状光亮色断面有脆性断口形貌，但又不完全相同，有沿晶界腐蝕现象。
　　3断口微观现象分析
　　
　　图3（显微组织）
　　将球阀轻敲断裂的光亮部分裂纹放显微镜下观察，裂纹表面有一层腐蚀物。图4上部为靠近球阀体外表面部分，下部为内表面腐蚀部分。可知腐蚀是从球阀内腔开始向外部扩展，直至自然断裂。
　　从宏观、微观及断口形状可以得知断裂性质，裂纹从内向外扩展，断口平直，无塑性变形特征，且裂纹从内孔往外比较均衡扩展，可以断定球阀断裂的性质为应力腐蚀开裂。
　　4、应力破裂原因
　　从金属学理论的相关资料得知，铅黄铜本身有应力腐蚀破裂倾向，在特定条件下会产生破裂。破裂的原因一是有残余应力存在；二是介质具有腐蚀性；三是含锌量较高。实践证明，两相黄铜比α单相黄铜腐蚀倾向大，这是由于β′的电极电位比α和纯铜低，故β′首先腐蚀。实际上这是一种脱锌作用。
　　在使用中，由于球阀根部壁厚较薄，应力比较集中。输送介质腐蚀性较大，或安装环境中有氨气、甲醛等气体，受应力的合金在腐蚀性环境中由于裂纹的扩展而失效。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力(基本上包括加工制作过程中的残余拉应力以及使用条件下的外加拉应力)和特定的腐蚀介质。
　　5、措施
　　为彻底解决断裂问题，提高产品质量，一是在锻造工序后增加退火工序，二是增加壁厚或改用其它材质。在实际生产中，我们把球阀根部的内孔从φ11改为φ9，增加薄厚1.5mm，二是在红冲工序后增加退火处理，主要目的是减少应力集中现象。改进后的分水器产品经一个采暖期使用，断裂问题得到较好解决。
　　6、结论
　　分水器球阀开裂的主要原因是锻件本身未经退火处理，在使用中由于壁厚太薄，根部存在应力集中，在腐蚀性介质中，引起阀体根部的应力腐蚀破裂。