Page 87 - 理化检验-物理分册2024年第九期

彭 霜，等：导向臂疲劳寿命试验断裂原因

图 4 导向臂断口宏观形貌
1.2 化学成分分析 12B(2019)e1《标准金属硬度换算表》，洛氏硬度
断裂导向臂的化学成分分析结果如表 1所示。 为 42 HRC，满足技术要求（41.5~46 HRC）；下表
由表1可知： 断裂导向臂的化学成分符合技术要求。 面脱碳层平均硬度为300 HV0.5，上表面脱碳层平
1.3 金相检验 均硬度约305 HV0.5，脱碳层硬度比基体硬度低约
在导向臂横截面上截取金相试样，将试样置于 100 HV0.5。
光学显微镜下观察，试样的显微组织形貌如图5所 1.5 扫描电镜(SEM)分析
示。由图5可知：试样的组织为回火屈氏体+少量 断口SEM形貌如图7所示。由图7可知：断口
贝氏体，按照JB 3782—1984《汽车钢板弹簧 金相 呈多源、线源起始特征，源区未见冶金缺陷，扩展区
检验标准》，判定为4级组织，组织基本正常，满足技 可见放射棱线与疲劳条带特征，瞬断区呈韧窝+解
理特征，可见解理小平面，瞬断区剪切唇呈剪切韧窝
术要求。
特征。
导向臂表面脱碳层的微观形貌如图6所示。由
图6可知： 导向臂上表面脱碳层最厚约为196 μm，下 2 综合分析
表面脱碳层最厚约为195 μm，脱碳层局部可见铁素 综合上述理化检验结果可知：导向臂断裂呈多
体，导向臂两侧端面也可见明显氧化脱碳层，脱碳层 源、线源特征，断裂起始于导向臂下表面，源区未见
厚度约为140 μm；导向臂转角部位脱碳更严重，脱 冶金缺陷与加工损伤，扩展区可见疲劳条带、疲劳弧
碳层厚度约为359 μm。 线以及扩展棱线，属于低周疲劳断裂，断裂位置应力
1.4 硬度测试 水平较高。从疲劳试验的加载形式来看，相较上表
按照ASTM E384-22 《材料显微压痕硬度的标 面，导向臂下表面承受的弯曲载荷较大，且导向臂断
准试验方法》对导向臂基体以及上、下表面脱碳层 裂处承载截面的厚度较薄，该处为结构薄弱部位。
进行显微维氏硬度测试，结果如表2所示。由表2可 该导向臂表面存在氧化与脱碳，下表面源区较
知：基体平均硬度为411 HV0.5，按照ASTM E140- 厚的脱碳层深度约为195 μm。脱碳是含碳合金与其
表1 断裂导向臂的化学成分分析结果 %

质量分数
项目
C Si Mn P S Cr Mo V Fe
实测值 0.53 0.31 0.84 0.012 0.005 1.01 0.17 0.1 余量
技术要求 0.48~0.56 ≤0.40 0.70~1.10 ≤0.025 ≤0.025 0.9~1.2 0.15~0.30 0.1~0.2 余量

图 5 导向臂显微组织形貌
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