Φ5.5扭簧断裂失效分析报告

一、基本情况

收到从客户处带回1套已断裂二段弹簧，断裂弹簧材料为VDCrSi油回火合金弹簧钢丝，该弹簧在客户处疲劳试验16万次左右发生断裂，要求30万次不发生断裂。

二、试验分析

1.断裂弹簧实物照片

斷裂位置在直臂至弹簧约1.25圈处。

2.断口宏观分析

在离断裂处一定位置截取一段，对断口进行清洗，在体视显微镜下观察，断口的形貌如下：

根据断口特征找出断裂源区，再对裂纹源区仔细观察，断裂源由原表面拉丝所造成。

3.显微硬度测试分析

在断裂簧附近取硬度块进行显微维氏硬度测试，测试取点示意图如下右图，试验载荷1000gf力，实测HV1.0/HRC，测试结果如下左表。

从测试结果看，硬度比较均匀，平均硬度为HV485，对应的HRC48.5，查得对应的弹簧材料的抗拉强度相当于1663Mpa，符合GB/T18983-2003《油淬火-回火弹簧钢丝》中VDCrSi的抗拉强度1620-1770Mpa要求。

4.化学成分分析

5.脱碳层分析

为进一步明确弹簧断裂原因，在断口附近取样，在金相显微镜下观察表面无脱碳层，见图a

6.金相组织分析

7.金相分析

对断裂口B侧进行金相分析（×500倍）：

外侧有明显褶皱层，内侧无明显褶皱层。且断簧外侧表面有损伤形态。

断裂源位于弹簧钢丝外侧，有明显褶皱层，内侧无明显褶皱层。由于高强度材料对表面缺陷较为敏感，在高应力状态下易造成早期疲劳断裂。

褶皱层的产生，一般来说原因有两种：材料拉丝过程中产生、过度喷丸产生。经应力测试，从残余应力分布来看，喷丸基本正常可以排除。初步推断材料表面局部受力损伤产生了褶皱层。

8.非金属夹杂物分析

非金属夹杂物100×

按GB/T10561-2005标准检测结果见如上图所示，硫化物类级别评为A0.5，球状氧化物类别评为D0.5。整体评价：夹杂物不明显，GB/T18983-2003《油淬火-回火弹簧钢丝》对非金属夹杂物要求。

三、弹簧断裂原因分析

1、从弹簧金相组织，表面脱碳，化学成分，显微硬度等分析结果均为正常。

2、综合分析可以推断：该弹簧发生疲劳断裂的原因要由原材料或弹簧制造过程中产生表面拉丝缺陷所至，虽经抛丸但能看出原拉丝缺陷的痕迹。而高强度弹簧对表面缺陷较敏感，应力集中效应使得弹簧的疲劳寿命降低，造成疲劳断裂。

3、建议加强制造过程工装模具的修理和加强喷丸过程的监控，以提高弹簧疲劳寿命。

分析：陈荣敏 身份证号：33012319680319451X