Page 90 - 理化检验-物理分册2024年第十一期

李 明：汽车减振器活塞杆断裂原因

化学成分、镀铬层硬度和厚度、有效硬化层深度及 塞杆在镀铬工艺中的电镀参数是合理的。活塞杆采
显微组织等均符合技术要求；非金属夹杂物含量 用微裂纹镀铬工艺，导致镀铬层对氢的扩散阻挡作
为AT0.5、DT1.5，说明原材料无明显问题。裂纹 用较弱。可延长除氢处理时间，使氢充分逸出。在
源位于活塞杆的次表层，最深处距活塞杆表面约 镀铬后尽快除氢，避免随着时间的延长，氢在基体材
0.89 mm，高频淬火区深度约为1.1 mm，表明裂纹源 料内扩散聚集。氢脆是在氢和应力共同作用下产生
[1]
区位于高频淬火区内 。裂纹源区微观呈沿晶断裂 的，可在镀铬前进行消除应力处理。
特性，晶面上可观察到鸡爪纹特征，为典型的氢脆断
3 结论与建议
口形貌 [2-4] ；裂纹扩展区微观形貌以解理断裂为主，
活塞杆在镀铬工艺中吸入了氢元素，经除氢处
瞬断区宏观具有剪切唇特征，因此活塞杆断裂性质
理后氢原子未充分逸出，氢元素在高频淬火区的夹
为一次性大载荷脆性断裂。弯曲试验时，氢致裂纹
杂物处聚集，形成氢致裂纹，在弯曲应力的作用下，
扩展，最终导致活塞杆发生脆性断裂 。氢致裂纹
[5]
裂纹不断扩展，最终导致活塞杆发生脆性断裂。
的形成具有延迟性 ，说明在弯曲试验前裂纹已经
[6]
建议采用延长除氢时间、镀后尽快除氢、镀前消
存在。
除应力等方法避免氢致裂纹的产生。
对活塞杆原材料入厂前分别进行了拉伸试验和
低倍组织检验，检验结果均符合相关材料标准要求， 参考文献：
未发现氢致白点缺陷，可排除原材料带入氢的可能。
[1] 林双平，司红，钟振前，等．汽车减震器活塞杆断裂失
通过活塞杆的加工工艺可知，氢是由镀铬工艺引入
效分析[J]．物理测试，2019，37(1)：44-48．
的。在镀铬工艺中，氢主要以H 2 的形式逸出，但会
[2] 王婷，轩喜瑜，成智会．发电机用紧固件螺钉断裂分
有少量氢以原子形式渗入镀层和基体材料中。进入 析[J]．金属加工(热加工)，2023(1)：62-64．
基体材料中的氢原子在随后的除氢工艺中未充分逸 [3] 杨晓，陈政龙，潘恒沛，等．40Cr钢紧固螺栓断裂原因
出，残留在材料中。由能谱分析结果可知，裂纹源 分析[J]．理化检验(物理分册)，2016，52(12)：903-905．
区心部存在大颗粒含Al、Ca的氧化物，这种材料缺 [4] 沙菲．某天然气公交车发动机主轴承盖螺栓断裂原
陷会成为捕获氢的陷阱。裂纹源区位于高频淬火区 因[J]．理化检验(物理分册)，2022，58(1)：11-13．
内，组织为回火马氏体，强度和硬度较大，对氢脆较 [5] 王月祥,孙景花.60Si2Mn弹簧钢力学性能不合格原因
为敏感，且该区域在镀铬前经磨削外圆、表面研磨， 分析[J].理化检验(物理分册),2014,50(7):515-517.
[6] 孙明道， 田金涛，肖鹤旋，等．252 kV GIS机构止动螺
材料中会存在残余拉应力 。在高频淬火区残余应
[7]
栓的断裂失效分析[J]．理化检验(物理分册)，2018，
力的作用下，残留氢向夹杂物处扩散聚集，形成氢分
54(8)：602-606．
子，当氢压达到材料的开裂强度时，材料会形成氢致 [7] 王荣，冯金善，苏顺．高强度钢制轴类零件加工制造中
裂纹。 开裂原因分析与工艺改进[J]．理化检验(物理分册)，
活塞杆镀铬层硬度、厚度符合技术要求，说明活 2005，41(4)：175-177．

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