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公司新闻
【失效分析】弹簧断裂案例分析(1)
发布时间: 2024-03-22 15:03 更新时间: 2024-11-24 08:10
样品信息及问题描述

客户某款弹簧之制程为:弹簧折弯成型→450℃烘烤30min→喷丸处理。其疲劳寿命设计为100万次。在疲劳寿命测试18万次后发生断裂,试样如图1所示。委托实验室对断裂弹簧进行分析,找到断裂原因,方便现场改善。
弹簧样品形貌图

测试结果 

弹簧化学成分结果如表1所示,可见根据JIS G3561-1994,供应商提供的产品符合SWOSC-V的成分规格。

                                                       表1-弹簧钢成分测试结果

化学成分CSiMnPSCrCuFe
含量%0.581.30.690.00660.00730.690.0059-

SWOSC-V

JIS G3561-1994

0.51-0.591.20-1.600.50-0.80≤0.025≤0.025
0.50-0.63≤0.25
-


断口清洗后,对断口SEM形貌观察+EDS成分分析,结果如图2~3及表2所示,可以发现:

●断口形貌分为裂纹源、扩展区、瞬断区三部分,未发现疲劳断裂的贝纹线;
●裂纹源分布于试样表层,外形疑似为粒状固体颗粒,Zui大深度 ~41 μm,宽度 ~130 μm,其成分主要为Fe、Cr、Si、O、Ca等,可能是冷拉拔润滑剂、钢丝氧化皮与灰尘的混合物;
●扩展区呈现为解理形貌,为典型的脆性断裂;
●瞬断区呈现韧窝形貌,为韧性断裂。

试样断口形貌

图3-EDS成分分析位置(200X)

                                  表2-EDS成分分析结果(wt%)


SpectrumCONaSiSCaCrMnFeTotal
18.2338.990.571.270.960.921.51/47.54100
210.5850.78/1.210.160.791.26/35.22100
35.07//1.26//0.730.7292.21100
45.121.74/1.39//0.690.7090.36100



对断裂试样断口附近表面SEM形貌进行观察,结果如图4~5及表3所示,可见:
●断裂试样表面裂纹源位置呈现为麻坑状,其成分主要为Fe、Cr、Si、O、Ca;
●断裂试样远离断口位置也存在一些较小麻坑,麻坑内部填充异物;异物成分与裂纹源异物成分近似,可能两者的来源一致。

断裂试样表面形貌及EDS成分分析位置图

                               

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