Page 31 - 理化检验-物理分册2023年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202304005

55SiCrA 钢弹簧断裂原因

侯兴辉, 王晓兰, 季灿南, 陆旭霞

( 江苏永钢集团有限公司, 张家港 215628 )
摘 要: 采用宏观观察、 化学成分分析、 显微硬度测试、 金相检验、 扫描电镜分析等方法分析了
55SiCrA 钢弹簧疲劳断裂的原因。结果表明: 弹簧内、 外侧表面缺陷为潜在的裂纹源, 在疲劳测试
过程中, 缺陷处极易形成应力集中并产生裂纹, 裂纹不断扩展, 最终导致弹簧断裂。

关键词: 55SiCrA 钢弹簧; 表面缺陷; 疲劳断裂; 硬度测试

中图分类号: TB31 ; TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 04-0015-04

Fracturereasonof55SiCrAsteels p rin g

HOUXin g hui , WANGXiaolan , JICannan , LUXuxia

( Jian g suYon gg an gGrou pCo. , Ltd. , Zhan gj ia g an g 215628 , China )

Abstract : Thecausesoffati g uefractureof55SiCrAsteels p rin gwereanal y zedb ymeansofmacrosco p ic

observation , chemicalcom p ositionanal y sis , microhardnesstest , metallo g ra p hicexaminationandscannin gelectron

microsco p eanal y sis.Theresultsshowthattheinnerandoutersurfacedefectsofthes p rin gwerep otentialcrack

sources , whichwereeas ytoformstressconcentrationandp roducecracks , andthecrackscontinuedtoex p and ,

eventuall y ledtos p rin g fracture.

Ke y words : 55SiCrAsteels p rin g ; surfacedefect ; fati g uefracture ; hardnesstest
在对55SiCrA 钢弹簧进行疲劳测试时, 弹簧发 1 理化检验
生断裂, 断裂弹簧的宏观形貌如图1所示。当疲劳
周数为100万次时弹簧发生断裂, 疲劳周数远低于 1.1 宏观观察
正常要求。笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 显微 在光学显微镜下观察弹簧断口, 发现其呈典型的
硬度测试、 金相检验、 扫描电镜( SEM ) 分析等方法 疲劳断裂特征, 裂纹源位于边部, 扩展区几乎占据整
个断面, 断口存在明显的贝纹线, 贝纹线呈弧形, 平行
研究了55SiCrA 钢弹簧疲劳断裂的原因, 以避免该
排列并与扩展方向垂直, 断口宏观形貌如图2所示。
类事故再次发生。
观察裂纹源附近的弹簧外表面, 存在明显的线
性缺陷, 缺陷呈凹痕特征。与裂纹源近似对称的内
表面存在同样特征的线性缺陷( 见图3 )。
断口存在2处裂纹源, 且对称分布在弹簧内、 外
表面, 其中外表面为主裂纹源, 内表面为次裂纹源。
1.2 化学成分分析
在弹簧上截取试样, 采用直读光谱仪对其进行
化学成分分析, 结果如表1所示。由表1可知: 弹簧
图1 断裂弹簧的宏观形貌

的化学成分符合 GB / T1222 — 2016 《 弹簧钢》 的
要求。
收稿日期: 2022-04-23
作者简介: 侯兴辉( 1984- ), 男, 本科, 高级工程师, 主要从事钢 1.3 金相检验
铁材料的产品检测和质量管理工作 沿断口的裂纹源处截取金相试样, 在光学显微
通信作者: 王晓兰, wan g xiaolan _ 88@163.com
镜下观察其微观形貌, 发现主、 次裂纹源对应的横、
1 5