Φ5.5扭簧斷裂失效分析報告

一、基本情況

收到從客戶處帶回1套已斷裂二段彈簧，斷裂彈簧材料為VDCrSi油回火合金彈簧鋼絲，該彈簧在客戶處疲勞試驗16萬次左右發生斷裂，要求30萬次不發生斷裂。

二、試驗分析

1.斷裂彈簧實物照片

斷裂位置在直臂至彈簧約1.25圈處。

2.斷口宏觀分析

在離斷裂處一定位置截取一段，對斷口進行清洗，在體視顯微鏡下觀察，斷口的形貌如下：

根據斷口特征找出斷裂源區，再對裂紋源區仔細觀察，斷裂源由原表面拉絲所造成。

3.顯微硬度測試分析

在斷裂簧附近取硬度塊進行顯微維氏硬度測試，測試取點示意圖如下右圖，試驗載荷1000gf力，實測HV1.0/HRC，測試結果如下左表。

從測試結果看，硬度比較均勻，平均硬度為HV485，對應的HRC48.5，查得對應的彈簧材料的抗拉強度相當于1663Mpa，符合GB/T18983-2003《油淬火-回火彈簧鋼絲》中VDCrSi的抗拉強度1620-1770Mpa要求。

4.化學成分分析

5.脫碳層分析

為進一步明確彈簧斷裂原因，在斷口附近取樣，在金相顯微鏡下觀察表面無脫碳層，見圖a

6.金相組織分析

7.金相分析

對斷裂口B側進行金相分析（×500倍）：

外側有明顯褶皺層，內側無明顯褶皺層。且斷簧外側表面有損傷形態。

斷裂源位于彈簧鋼絲外側，有明顯褶皺層，內側無明顯褶皺層。由于高強度材料對表面缺陷較為敏感，在高應力狀態下易造成早期疲勞斷裂。

褶皺層的產生，一般來說原因有兩種：材料拉絲過程中產生、過度噴丸產生。經應力測試，從殘余應力分布來看，噴丸基本正常可以排除。初步推斷材料表面局部受力損傷產生了褶皺層。

8.非金屬夾雜物分析

非金屬夾雜物100×

按GB/T10561-2005標準檢測結果見如上圖所示，硫化物類級別評為A0.5，球狀氧化物類別評為D0.5。整體評價：夾雜物不明顯，GB/T18983-2003《油淬火-回火彈簧鋼絲》對非金屬夾雜物要求。

三、彈簧斷裂原因分析

1、從彈簧金相組織，表面脫碳，化學成分，顯微硬度等分析結果均為正常。

2、綜合分析可以推斷：該彈簧發生疲勞斷裂的原因要由原材料或彈簧制造過程中產生表面拉絲缺陷所至，雖經拋丸但能看出原拉絲缺陷的痕跡。而高強度彈簧對表面缺陷較敏感，應力集中效應使得彈簧的疲勞壽命降低，造成疲勞斷裂。

3、建議加強制造過程工裝模具的修理和加強噴丸過程的監控，以提高彈簧疲勞壽命。

分析：陳榮敏 身份證號：33012319680319451X