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鋼板彈簧在汽車行駛時受交變應力作用和材料有著很大的關系

鋼板彈簧是載重車和大客車懸架彈簧,鋼板彈簧在汽車行駛時受交變應力作用。彈簧材料為60Si2Mn,經850~870℃加熱淬火,440~460℃回火,噴水冷卻,表面噴丸處理,成品在臺架試驗時未達技術指標而發生斷裂。

 鋼板彈簧生產廠家分析鋼板彈簧斷口宏觀形貌有疲勞貝紋線,疲勞源處有臺階條紋,說明裂源處有應力集中。通過掃描電鏡觀察到斷口上有多處疲勞源,這些疲勞源均起源于噴丸造成的彈坑底部。金相檢驗顯微組織為回火托氏體,表面有脫碳。 鋼板彈簧生產廠家分析引起彈簧斷裂的原因為噴丸工藝控制不當,表面彈坑過大和過深,以及彈簧表面有脫碳現象,造成疲勞極限下降。

一、斷裂鋼板彈簧斷口宏觀形貌。箭頭所示處為疲勞源,源區有臺階條紋,說明疲勞源區有應力集中存在。斷口上可見疲勞貝紋線。疲勞區面積較大,而瞬斷區面積較小,屬高周疲勞斷裂。 

二、斷裂彈簧疲勞源處的電鏡低倍形貌。臺階狀條紋由板簧表面的凹坑處發散,表明疲勞裂紋由該凹坑處起始。凹坑形態屬噴丸引起的彈坑,經測量彈坑長2mm,深0.5mm。 

三、鋼板彈簧另一處疲勞源的低倍形貌。放射狀的臺階條紋起源于凹坑底部,表明了疲勞源處應力集中現象較嚴重。 

四、鋼板彈簧斷口疲勞擴展區微觀形貌。由于材料硬度相對較高,所以疲勞輝紋較細且不連續。這是高強度鋼疲勞輝紋的特點。

五、斷口裂源處圖像,經4%硝酸酒精溶液浸蝕。一條裂紋起源表面彈坑處,彈坑呈尖角。該裂紋為穿晶裂紋,較平直,是疲勞裂紋。彈坑底部尖角附近的顯微組織有變形現象,并有輕微的脫碳。 

六、斷口裂源附近取樣,經4%硝酸酒精溶液浸蝕。基體組織為回火托氏體,表面有鐵素體,由于噴丸作用,表層鐵素體發生變形。這種脫碳層不僅使彈簧表面疲勞強度下降,而且在噴丸時易形成微裂紋。

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