彈簧斷裂失效分析

1、 測 試 報 告報告編號：紹質(zhì)測2015-013測試對象 彈簧 委托單位 諸暨市裕榮彈簧有限公司 紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測院聲 明1、 本報告無本單位“測試專用章”無效。2、 復(fù)制本報告未重新加蓋本單位“測試專用章”無效。3、 本報告無測試人員、簽發(fā)人員簽字無效。4、 本報告涂改無效。5、 對測試報告有異議，應(yīng)于收到本報告起十五日內(nèi)向我院申請復(fù)驗。通 訊 資 料地 址：紹興市袍江新區(qū)世紀(jì)東街17號郵政編碼：312071電 話 真訴電話告編號：紹質(zhì)測2015-013 共 6 頁 第 1 頁 紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督

2、檢測院測 試 報 告一 情 況 說 明諸暨市裕榮彈簧有限公司（以下簡稱裕榮）生產(chǎn)的彈簧，在使用8年后的一次檢修過程中發(fā)現(xiàn)斷裂。為分析該彈簧斷裂的原因，裕榮委托我院對該彈簧進行失效分析，分析其斷裂原因。二測 試 過 程（一）、失效分析對象描述及作業(yè)時間：1、失效分析對象：此次失效分析樣品如圖1、2所示，圖1為裕榮提供的失效彈簧件，圖2為裕榮提供的失效彈簧件的斷裂失效斷面。 圖1. 失效彈簧件 圖2. 斷裂失效斷面2、作業(yè)時間：2015年2月25日2016年3月15日。（二）、測試依據(jù)：報告編號：紹質(zhì)測2015-013 共 6 頁 第 1 頁GB/T 1222-2007彈簧鋼，GB/T 224-2

3、009鋼的脫碳層深度測定法，GB/T 1239.2-2009卷圓柱螺旋彈簧技術(shù)條件 第2部分：壓縮彈簧等。（三）、測試方法：1、化學(xué)成分分析：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1222-2007彈簧鋼的進行檢驗、判定；2、斷口掃描電鏡分析：使用掃描電鏡觀察斷口形貌，判斷斷裂種類；3、金相分析：通過對金相試樣顯微分析判斷斷口處與母材處金相組織；4、彈簧尺寸測量：使用游標(biāo)卡尺對彈簧絲直徑，彈簧內(nèi)徑，外徑和節(jié)徑測量。三、測 試 結(jié) 果（一）、化學(xué)成分分析裕榮公司提供彈簧失效工件的化學(xué)成分分析結(jié)果列于表。從表可知，斷口附近材料的化學(xué)成分符合GB/T 1222-2007彈簧鋼對牌號60Si2MnA彈簧鋼材料的要求，說明

4、材料性能未發(fā)生弱化。表1材料的化學(xué)成分元素硅Si錳Mn碳C鎘Cr磷P硫S標(biāo)準(zhǔn)要求1.602.000.701.000.560.640.350.0250.025失效彈簧1.770.710.560.160.0060.0041判定符合報告編號：紹質(zhì)測2015-013 共 6 頁 第 1 頁（二）、斷口掃描電鏡分析使用掃描電子顯微鏡對裕榮提供的失效彈簧工件斷口進行測試分析，得到斷口的掃描電鏡照片如圖3所示。掃描電鏡測試結(jié)果表明，斷口存在明顯周期疲勞條紋。結(jié)合斷口宏觀照片圖2，可判斷該斷口為彈簧的周期性疲勞斷口。 圖3. 斷口掃描電鏡照片（二）、金相分析使用相同拋光和腐蝕參數(shù)，在斷口邊緣和非斷口處取樣，制

5、成金相試樣后拍攝金相照片如圖5-6所示（圖5為斷口邊緣，圖 6為非斷口）。金相顯微分析結(jié)果顯示，斷口處的金相組織與非斷口處的金相組織一致且未發(fā)現(xiàn)夾雜物。故該斷裂與彈簧組織無關(guān)，與非金屬夾雜無關(guān)。另外，在斷口邊緣發(fā)現(xiàn)氧化物，這是因為斷口處存在銹蝕而造成的。 圖5. 失效件焊縫截面 圖6. 未失效件焊縫截面 報告編號：紹質(zhì)測2015-013 共 6 頁 第 1 頁用金相法和顯微維氏硬度法測試斷口附近脫碳層深度。用金相法測得脫碳層深度為0.12mm。用顯微維氏硬度法測得脫碳層深度也為0.12mm，彈簧硬度47.5HRC，均滿足彈簧設(shè)計要求。圖7：失效件脫碳情況（四）、彈簧尺寸測量使用游標(biāo)卡尺對彈簧絲

6、直徑，彈簧內(nèi)徑，外徑和節(jié)徑測量。通過測量發(fā)現(xiàn)彈簧絲直徑為9.51mm，內(nèi)徑為26.34mm,外徑為45.24mm，符合彈簧設(shè)計要求。因未該失效工件為彈簧殘缺件，無法對該彈簧的垂直度進行測量，但是該彈簧左右（以斷口處線徑間距為左，對立側(cè)為右）的線徑間距出現(xiàn)明顯偏差（左：2.38mm，右：2.56mm），說明該失效彈簧件的垂直度存在偏差。四 結(jié) 論 彈簧的材質(zhì)化學(xué)成分符合GB/T 1222-2007彈簧鋼對牌號60Si2MnA彈簧鋼材料的要求。彈簧斷口和非斷口金相組織未發(fā)現(xiàn)異常，未發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜且彈簧表面脫碳滿足設(shè)計的要求。通過斷口宏觀觀察和掃描電鏡斷口觀測確認(rèn)該彈簧失效為偏心旋轉(zhuǎn)彎曲載荷下的疲勞斷裂。通過尺寸測量報告編號：紹質(zhì)測2015-013 共 6 頁 第 6 頁發(fā)現(xiàn)同一失效彈簧線徑間距不一致，綜上所述：該彈簧斷裂原因可能是由于