失效分析案例—65Mn拉簧断裂原因分析
2021-03-30 13:56:38 作者:锤子 来源:机械装备缺陷与失效分析 分享至:

1.情况介绍


该拉簧直径为8mm,材质为65Mn,硬度要求HRC45~50,拉簧表面镀铬处理;在服役时发生断裂,拉簧外观及断裂位置见图1,断裂发生在拉簧尾勾与工作圈过渡位置。现将分析结果介绍如下:

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图1 拉簧外观及断裂位置


2.理化分析


2.1断口分析


 拉簧的断口宏观形貌见图2,从断口形貌分析,拉簧断口呈金属疲劳断裂特征,断口底部为断裂起始段(疲劳源),向上可见因交变应力作用产生的海滩纹(疲劳扩展区)约占整个断面的1/5,海滩纹以上区域呈现快速断裂粗瓷状断口(快速断裂区)。

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图2 断口宏观形貌


2.2金相检验


2.2.1非金属夹杂物检验


在拉簧断口附近取样进行金相分析,根据GB/T10561-2005评定其非金属夹杂物,级别为:A1.0、B0.5、C0.5、D0.5,见图3。

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图3 100X 拉簧非金属夹杂物微观形貌


2.2.2微观组织检验


 拉簧边缘组织见图4,无脱碳现象;拉簧金相组织见图5,金相组织为屈氏体+珠光体+部分未溶铁素体。

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图4  100X  拉簧边缘组织形貌     

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 图5  500X 拉簧金相组织


2.3硬度试验


在拉簧断裂位置附近取样,依据GB230.1-2009标准进行洛氏硬度试验,试验结果见表1。硬度值检测结果低于技术要求规定值下限。


表1 拉簧硬度检测结果  HRC

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2.4化学成分分析


在拉簧断裂位置附近取样,进行化学成分分析,分析结果见表2,其化学成分符合GB/T1222-2007中65Mn的技术要求。


表2 拉簧的化学成分(质量分数)     wt%

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3.结论


(1)拉簧表面无氧化脱碳,非金属夹杂物洁净度良好;


(2)拉簧的化学成分符合GB/T1222-2007中65Mn的技术要求;


(3)拉簧的硬度值低于技术要求规定值下限;


(4)拉簧的金相组织为屈氏体+珠光体+部分未溶铁素体;


(5)拉簧的断裂形式为疲劳断裂。热处理工艺不当导致拉簧的硬度低于规定值下限值,拉簧刚度减小,导致拉簧的实际使用寿命低于设计寿命,拉簧发生早期疲劳断裂。

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