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
樣品名稱 | 硬度值 |
拉簧 | 38.5 39.6 39.0 平均值:39.0 |
技術要求 | 45~50 |
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%
元素 | C | Si | Mn | Cr |
檢測值 | 0.64 | 0.25 | 0.97 | 0.032 |
標準值 | 0.62~0.70 | 0.17~0.37 | 0.90~1.20 | ≤0.25 |
元素 | Ni | Cu | P | S |
檢測值 | 0.016 | 0.033 | 0.013 | 0.005 |
標準值 | ≤0.25 | ≤0.25 | ≤0.03 | ≤0.035 |
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。
—End—
文章來源:機械裝備缺陷與失效分析
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