Page 82 - 理化检验-物理分册2021年第九期

袁 萍, 等: 某液压系统大型弹簧断裂原因

置。在交变载荷作用下, 裂纹源区材料发生局部 分为氧、 钠、 铝、 硅、 磷、 硫、 钙、 钛、 铁、 锌及钡等元
滑移 [ 1 ] , 断口较为光滑。裂纹源区及附近区域发 素。裂纹源区附近的疲劳条带间距较大, 说明初
现大尺寸夹杂物, 夹杂物的能谱分析结果见表 2 , 期疲劳裂纹扩展缓慢, 符合弹簧工作时的低周疲
分析位置见图7 。由表2可以看出, 夹杂物主要成 劳特征 [ 2 ] 。
表2 图7裂纹源区的夹杂物不同位置的 EDS分析结果( 质量分数)

Tab 2 EDSanal y sisresultsatdifferent p ositionsofinclusionsofcracksourcere g ioninfi g ure7 massfraction %
分析位置 O Na Al Si P S Ca Ti Fe Zn Ba
1 30.87 - 1.29 2.37 - 1.88 5.85 3.32 50.43 3.99 -
2 26.38 1.98 - 3.45 - 3.46 2.79 - 53.22 - 8.72
3 33.09 - - 2.65 1.61 2.15 3.96 1.75 42.58 5.41 6.80
4 52.82 - - 1.67 - 7.28 6.60 - 10.61 - 21.02
5 18.85 - - 2.31 - - 0.69 - 78.15 - -

1.3 金相检验

在距裂纹源区 0.5mm 位置沿径向将断口剖

开, 在正常位置截取金相试样。采用 AxioSco p e
A1型金相显微镜对试样进行观察, 由图8可见: 弹
簧钢基体的显微组织为索氏体+微量铁素体。由图
9可见: 裂纹源区附近弹簧钢丝表面存在脱碳形成
的铁素体层, 该部位组织存在明显的塑性变形。由
图10可见, 裂纹源区附近的弹簧钢丝表面有一露头
图9 断口裂纹源区附近的显微组织

夹杂物, 长度为0.12mm , 宽度为0.02mm , 夹杂物

Fi g 9 Microstructurenearcracksourcere g ionoffracture

全部位于表面的脱碳层内。根据 GB / T224-2019
《 钢的脱碳层深度测定法》 的技术要求, 采用金相法
测得 弹 簧 钢 丝 外 表 面 均 匀 脱 碳 层 的 深 度 为
0.19mm , 脱碳层表面的铁素体存在塑性变形, 喷丸

产生的加工硬化层深度为10 μ m , 如图11所示。

图10 断口裂纹源区附近表面的脱碳层及露头夹杂物形貌

Fi g 10 Mor p holo gy ofdecarburizedla y erandoutcro p inclusion

onsurfacenearcracksourcere g ionoffracture

图8 断裂弹簧钢丝的显微组织

Fi g 8 Microstructureoffractureds p rin g steelwire

在正常位置一侧截取试样, 按照 GB / T6394-
2017 《 金属平均晶粒度测定方法》 的技术要求进行奥

氏体晶粒度的测定, 测得边部的晶粒度级别为 7.5
级, 表明弹簧热处理过程未出现过热、 过烧现象, 如
图12所示。 图11 弹簧钢丝外表面脱碳层及塑性变形层形貌

1.4 化学成分分析 Fi g 11 Mor p holo gy ofdecarburizedla y erand p lasticdeformation

按照 GB / T4336-2016 《 碳素钢和中低合金钢 la y eronoutersurfaceofs p rin g steelwire

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