表3-EDS成分分析结果(wt%)
Spectrum | C | O | Si | S | Ca | Cr | Fe | Total | |
A | 1 | 7.27 | 38.00 | 1.18 | 0.13 | 0.81 | 1.43 | 51.19 | 100 |
2 | 5.31 | 7.49 | 1.30 | / | 0.39 | 0.69 | 84.82 | 100 | |
B | 1 | 6.17 | 43.03 | 0.38 | / | 0.49 | / | 49.93 | 100 |
2 | 6.03 | 8.29 | 1.33 | / | 0.78 | 0.71 | 82.87 | 100 | |
3 | 5.89 | 26.55 | 0.67 | / | 0.73 | 2.09 | 64.07 | 100 |
对试样夹杂物形貌进行观察,结果如图6所示,可见:
●靠近断口位置与远离断口位置的夹杂物较少,均为D 1.0级。
对断裂试样的金相形貌进行观察,结果如图7所示,可见:
●试样表层未发现脱碳层;
试样表层组织与芯部组织一致,均为回火屈氏体+少量铁素体。
对断裂试样表层与芯部维氏硬度进行测量,结果如表4所示,可见:
●试样的芯部与表层硬度近似,都在590~600HV。
表4-断裂试样维氏硬度测试结果
断裂试样 | 表层 | 芯部 |
HV 0.3 | 599 | 593 |
对断裂试样表面及远离断口位置进行表面形貌及切片进行观察,结果如图8所示,可以发现:
●断口位置与远离断口位置都有一些麻坑,但断口位置的麻坑明显较大;
●试样表面分布着深度为10~20μm之间的麻坑。
客戶弹簧用线材材质为SWOSC-V,属阀门弹簧用钢丝,用于高疲劳工况场合。其适用标准JISG3561,除对化学成分/力学性能有要求外,尚对材料的表面状态有严格要求,如总脱碳层深度在丝径的1.5%以下,Φ2线材表面缺陷(如铁皮/铁锈/裂纹/划伤/麻坑和其它有害缺陷)的深度在0.01mm以下。
本案弹簧断口位置的主要表面缺陷为麻坑,缺陷深度高达0.04mm,远超规格要求。缺口位置容易引起应力集中成为断裂的裂纹源。在服役过程中裂纹逐渐扩展,Zui终导致零件断裂。
结论
1.弹簧材质符合JIS G 3561规定对SWOSC-V之化学成分、力学性能要求,美中不中的是金相组织中有少量铁素体;
2.弹簧断口未发现疲劳特征,裂纹源及扩展区显示脆性解理特征,瞬间断裂区显示塑性韧窝特征;
3.样品断口及附近观察到数量较多的麻坑,深度10μm以上,Zui大深度~40μm,远超规格要求;
4.弹簧钢丝表面麻点易造成应力集中,在服役工况下,成为裂纹源,并逐渐扩展Zui终导致瞬间断裂;
5.建议弹簧制造部门需依JIS G 3561指引方法重点管控钢丝表面质量。
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