Page 97 - 理化检验-物理分册2021年第十期

杨金艳, 等: 插秧机拉簧的断裂原因

1.2 化学成分分析 果见表1 。拉簧材料为 SWRS80A 琴钢丝, 执行标准

采用高频红外碳硫分析仪、 电感耦合等离子体光 为JISG3502 — 2013 《 钢琴用线材》。结果表明, 拉簧
谱仪及分光光度计对断裂拉簧进行化学成分分析, 结 的化学成分满足JISG3502 — 2013的成分要求。

表1 拉簧的化学成分( 质量分数)

Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthetensions p rin g massfraction %
元素 C Si Mn P S Cu
测试值 0.83 0.12 0.40 0.013 0.010 0.03
标准值 0.78~0.83 0.12~0.32 0.30~0.60 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.20

1.3 力学性能试验 有一个平台。断口局部放大形貌可见清晰的断裂纹
对拉簧原材料钢丝进行力学性能试验, 结果见表 理, 这属于瞬间撕裂所致。

2 , 可见拉簧原材料的性能满足JISG3522 — 2014 《 钢 表2 拉簧材料的性能

Tab 2 Pro p ertiesofthetensions p rin gmaterial
琴丝材》 的技术要求。
1.4 断口分析 项目 抗拉强度 / MPa 扭转断裂 /( 次 · 360° )

将断口清洗、 烘干后置于体视显微镜下观察断 测试值 2255 32

口形貌, 如图2所示。可见断口呈斜劈状, 在头部均 标准值 2160~2350 ≥25

图2 拉簧断口宏观形貌

Fi g 2 Macromor p holo gy offractureofthetensions p rin g a overallmor p holo gy b locall y am p lifiedmor p holo gy
将断口置于扫描电镜( SEM ) 下进行观察, 如 有许多非基体元素, 某些元素属于腐蚀产物元素, 能
图3所示。图 3a ) 为断口整体形貌, 断口的头部有 谱分析位置如图4所示, 具体成分见表3 。
一平台, 将其放大观察, 可见该形貌属于疲劳断裂形 1.6 金相检验
貌。图3b ) 为疲劳裂纹源处, 可见组织细腻; 图 3c ) 经截取、 镶嵌、 磨制、 抛光、 浸蚀, 制备出拉簧钢
为裂纹扩展区, 属于准解理断裂; 图3d ) 为扩展区与 丝的横、 纵金相试样, 在光学显微镜下进行观察分

瞬断区交界处形貌, 扩展区、 瞬断区区域均很窄; 图 析, 经测量镀层厚度为 6~7 μ m , 如图 5a ) 所示; 钢
3e ) 为瞬断区, 可见瞬断区为韧窝状形貌, 与瞬断区 丝横向显微组织正常, 为索氏体+少量先共析相, 如
相交的扩展区存在二次裂纹; 图 3f ) 为平台下方撕 图5b ) 所示; 钢丝纵向显微组织为冷拉拔纤维状组
裂状形貌, 为瞬间撕裂而断所致。 织, 如图5c ) 所示。拉簧钢丝的显微组织符合冷拉
1.5 能谱分析 拔钢丝的组织特点。
对断口内部进行能谱分析, 发现钢丝断口表面
表3 拉簧断口处的能谱分析结果

Tab 3 Ener gy s p ectrumanal y sisresultsoffractureofthetensions p rin g %
元素 C O F M g Al Si Ca Ti Mn Fe Zn
质量分数 23.79 11.52 4.39 0.40 0.77 1.38 0.15 0.15 0.43 56.06 0.96
原子分数 48.80 17.74 5.70 0.40 0.70 1.21 0.09 0.08 0.19 24.73 0.36

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