Page 87 - 理化检验-物理分册2024年第十一期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230314

汽车减振器活塞杆断裂原因

李 明
（锦州捷通铁路机械股份有限公司 检测中心，锦州 121116）

摘 要：某型汽车减振器活塞杆在进行弯曲试验时发生异常断裂现象。采用宏观观察、化学成分
分析、扫描电镜和能谱分析、金相检验、硬度测试等方法对其断裂原因进行分析。结果表明：活塞杆
在镀铬工艺中吸入了氢元素，经除氢处理后未充分逸出，氢元素在高频淬火区的夹杂物处聚集，形
成氢致裂纹，在弯曲应力的作用下，裂纹不断扩展，最终导致活塞杆发生脆性断裂。
关键词： 活塞杆；镀铬；氢脆；氢致裂纹；脆性断裂
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：B 文章编号：1001-4012(2024)11-0071-04
Fracture causes of piston rod of automobile shock absorber

LI Ming

(Testing Center, Jinzhou Jietong Railway Machinery Co., Ltd., Jinzhou 121116, China)

Abstract: A certain type of automobile shock absorber piston rod experienced abnormal fracture during bending test.
The fracture cause was analyzed using macroscopic observation, chemical composition analysis, scanning electron microscopy
and energy spectrum analysis, metallographic examination, hardness testing. The results show that the piston rod absorbed
hydrogen elements during the chrome plating process, but did not fully escape after hydrogen removal treatment.
Hydrogen elements gathered at the inclusions in the high-frequency quenching zone, forming hydrogen induced cracks.
Under the action of bending stress, the cracks continued to propagate, ultimately led to brittle fracture of the piston rod.
Keywords: piston rod; chrome plating; hydrogen embrittlement; hydrogen induced cracking; brittle fracture

活塞杆是汽车悬架减振器的核心零部件，其在实 知：活塞杆断裂发生在弯曲力的作用点附近，断裂处
际工况中受轴向、侧向往复力及摩擦力的作用，易发 略有弯曲变形；根据断口放射状条纹的收敛、发散方
生疲劳和磨损失效。活塞杆在出厂前需进行拉伸、弯 向，可将断口分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区：
曲、疲劳等力学性能测试。某型汽车减振器活塞杆在 裂纹源区呈椭圆形、银白色，与应力轴存在一定偏斜
进行弯曲试验时，其下压位移量为15 mm时发生断 角度；裂纹扩展Ⅰ区面积小，呈圆弧形，暗灰色；裂
裂，不满足下压位移量19 mm无裂纹的要求。该活塞 纹扩展Ⅱ区面积大，呈银白色结晶状，放射纹清晰；
扩展区的前期断面平坦，后期断面向下凹陷；瞬断区
杆的材料为S45C钢，主要生产工艺为：冷拔/断料→
粗磨→高频表面淬火→高频回火→磨削外圆→表面 沿活塞杆圆周分布，具有剪切唇特征；断口塑性变形
研磨→微裂纹镀铬→除氢→镀后研磨等。笔者采用 不明显，整体呈宏观脆性断裂。
一系列理化检验方法对活塞杆异常断裂的原因进行 1.2 化学成分分析
了分析，并提出改进建议，以避免该类问题再次发生。 在活塞杆断口附近取样，对试样进行化学成分
分析，结果如表1所示。由表1可知：断裂活塞杆的
1 理化检验 化学成分符合JIS G 4051:2009 《机械结构用碳素钢》
1.1 宏观观察 对S45C钢的要求。
断裂活塞杆的宏观形貌如图1所示。由图1可 1.3 扫描电镜 （SEM）及能谱分析

活塞杆断口的SEM形貌如图2所示。由图2可
收稿日期：2023-11-13
知：裂纹源区宽度约为1.31 mm，深度约为0.57 mm，
作者简介：李 明（1986-） ，男，工程师，主要从事金属材料理
化检验与失效分析工作，1297585553@qq.com 距活塞杆表面约0.32 mm，说明裂纹源区位于活塞杆
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