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65Mn拉簧斷裂原因分析【失效分析案例】

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?,F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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