65Mn拉簧斷裂原因分析

1.情況介紹

      該拉簧直徑為8mm，材質為65Mn,硬度要求HRC45~50，拉簧表面鍍鉻處理；在服役時發生斷裂，拉簧外觀及斷裂位置見圖1，斷裂發生在拉簧尾勾與工作圈過渡位置。現將分析結果介紹如下：

圖1 拉簧外觀及斷裂位置

2.理化分析

2.1斷口分析

       拉簧的斷口宏觀形貌見圖2，從斷口形貌分析，拉簧斷口呈金屬疲勞斷裂特征，斷口底部為斷裂起始段（疲勞源），向上可見因交變應力作用產生的海灘紋（疲勞擴展區）約占整個斷面的1/5,海灘紋以上區域呈現快速斷裂粗瓷狀斷口（快速斷裂區）。

圖2 斷口宏觀形貌

2.2金相檢驗

2.2.1非金屬夾雜物檢驗

      在拉簧斷口附近取樣進行金相分析，根據GB/T10561-2005評定其非金屬夾雜物，級別為：A1.0、B0.5、C0.5、D0.5,見圖3。

圖3 100X 拉簧非金屬夾雜物微觀形貌

2.2.2微觀組織檢驗

       拉簧邊緣組織見圖4，無脫碳現象；拉簧金相組織見圖5，金相組織為屈氏體 珠光體 部分未溶鐵素體。

圖4  100X  拉簧邊緣組織形貌           

 圖5  500X 拉簧金相組織

2.3硬度試驗

      在拉簧斷裂位置附近取樣，依據GB230.1-2009標準進行洛氏硬度試驗，試驗結果見表1。硬度值檢測結果低于技術要求規定值下限。

表1 拉簧硬度檢測結果              HRC

2.4化學成分分析

      在拉簧斷裂位置附近取樣，進行化學成分分析，分析結果見表2，其化學成分符合GB/T1222-2007中65Mn的技術要求。

表2 拉簧的化學成分（質量分數）     wt%

3.結論

（1）拉簧表面無氧化脫碳，非金屬夾雜物潔凈度良好；

（2）拉簧的化學成分符合GB/T1222-2007中65Mn的技術要求;

（3）拉簧的硬度值低于技術要求規定值下限；

（4）拉簧的金相組織為屈氏體 珠光體 部分未溶鐵素體；

（5）拉簧的斷裂形式為疲勞斷裂。熱處理工藝不當導致拉簧的硬度低于規定值下限值，拉簧剛度減小，導致拉簧的實際使用壽命低于設計壽命，拉簧發生早期疲勞斷裂。

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文章來源:機械裝備缺陷與失效分析