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1、盘簧断裂分析第七组,20123460 陈鹏飞 20123464 向炬 20123466 徐德志 20123467 刘正卿 20123477 朱家伟 20123468 张家强 20123469 徐博家 演讲 20123472 李鑫 制作PPT 20123475 王俊,1,盘簧使用情境,用作汽车柴油机配件，主要受交变拉应力。,2,盘簧原理说明,弹簧圈相互接触的地方可能存在摩擦。,3,B48弹簧信息收集,60Si2Mn弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢，适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm以下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在250 以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变
2、负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧以及汽车减震系统等。 工艺路线：60Si2Mn材料的扁钢退火(硬度HRC22-23)校直下料冷饶弹簧淬火处理(盐炉加热温度880 15min) 油冷回火(网带炉4901h)电泳漆处理 盘簧成型后进行检测：硬度要求HRC40-45， 扭距要求37-41Nm(牛米)。 用户反应，盘簧出厂后使用过程中出现断裂现象。据技术人员介绍，断裂的比例约百分之二，一般是在使用1-2年后出现断裂。选两件断裂的弹簧，分析断裂原因。,4,试验方法,弹簧编#为1#与2#，对断裂弹簧的整体状况与宏观断口进行观察，根据断口宏观形貌粗略估算弹簧工作状态下的应力值。 从断口附近用线切割方法
3、截取样品，采用金相显微镜观察金相组织；用扫描电镜观察断口并进一步观察微观组织。 猜想断裂原因：零件结构不合理、表面状态缺陷、组织不均匀（夹杂、疏松）、工作应力过大、装配不合理、使用环境。,5,一.宏观断口与断裂位置观察,#1形状与断裂位置,2#断裂形貌与位置,6,2#断裂形貌,7,发生摩擦的形貌照片,8,分析结果1,断裂位置基本一致 断口均为典型的疲劳断口，表明两种都是疲劳断裂 疲劳源位于弹簧盘外侧，且疲劳源处有摩擦痕迹 初步推断：低应力疲劳断裂，材料表面受到摩擦力影响。,9,二、扫描电镜断口观察结果与分析,10,1#试样扫描断口形貌,11,2#试样裂纹源断口形貌,12,分析结果2,两样品断口
4、形貌相似（疲劳断裂形貌） 疲劳源处无夹杂物，非原材料内部夹杂引起 断口上均是单个疲劳源，瞬时断裂区面积小，表明工作状态下外力作用不大 2号试样存在异常组织,13,三、金相组织观察结果与分析,14,金相组织： 1#样金相表面形貌（基体）,15,金相组织：1#试样金相表面形貌,16,金相组织：2#样金相表面形貌（基体）,17,金相组织：2#样金相表面形貌,18,金相组织：2#样金相表面形貌 异常组织放大像,19,金相组织：2#样金相表面形貌,在2#样品弹簧片的外 侧表面出现明显的白 带，在白带的内部有 微裂纹状组织。 测定该白带处的显微 硬度值为： HV0.025=500-520 而在内表面则没有
5、这 种组织。,基体的显微硬度为HV0.025=400-410 ， 在1#样品的表面没有见到白带组织，但是外表面处发白。值得注意的是：两个样品的内表面（基体）均没有发现白带。,20,分析结果3,两样品的基本组织均为正常组织 2#样品的外侧表面有明显的白色组织（类似脱碳组织），且白色组织内部可以看到微裂纹，其硬度值偏高。 推断白色组织为脱碳组织 表明两样品虽都为疲劳断裂，但断裂机理有差别,21,2#样金相表面异常组织形貌,22,2#样金相异常组织形貌,23,分析结果4,2#样品疲劳源处的表面存在大量的微裂纹，应该是疲劳断裂原因。 这些白带状组织或类似脱碳组织应该是在使用过程中产生的,24,断裂原因
6、分析,1#试样：发生疲劳断裂原因是盘簧处的外表面与相邻弹簧片发生摩擦，使原组织发生变化，产生类似脱碳组织，表面强度降低，同时摩擦产生磨痕，成为疲劳源，疲劳裂纹扩展断裂。 2#试样：发生疲劳断裂原因是盘簧处的外表面与相邻弹簧片内侧发生摩擦，且程度大于1#，产热温升导致组织相变产生微裂纹，从而发生裂纹扩展导致断裂（依据：疲劳源处大量微裂纹，磨痕明显）。,25,总结,避免摩擦产生： 严格控制盘簧几何尺寸，提高尺寸精度 同时控制回火温度，提高盘簧的弹性极限,26,提问,60Si2Mn钢 碳 C ：0.560.64 硅 Si：1.502.00 锰 Mn：0.600.90 退火(硬度HRC22-23) 淬火处理(盐炉加热温度880 15min) 油冷 回火(网带炉4901h) 问：此工艺处理后形成的是什么组织？,27,
