钢板弹簧在汽车行驶时受交变应力作用

钢板弹簧是载重车和大客车悬架弹簧，钢板弹簧在汽车行驶时受交变应力作用。弹簧材料为60Si2Mn，经850~870℃加热淬火，440~460℃回火，喷水冷却，表面喷丸处理，成品在台架试验时未达技术指标而发生断裂。钢板弹簧生产厂家分析钢板弹簧断口宏观形貌有疲劳贝纹线，疲劳源处有台阶条纹，说明裂源处有应力集中。通过扫描电镜观察到断口上有多处疲劳源，这些疲劳源均起源于喷丸造成的弹坑底部。金相检验显微组织为回火托氏体，表面有脱碳。钢板弹簧生产厂家分析引起弹簧断裂的原因为喷丸工艺控制不当，表面弹坑过大和过深，以及弹簧表面有脱碳现象，造成疲劳极限下降。

一、断裂钢板弹簧断口宏观形貌。箭头所示处为疲劳源，源区有台阶条纹，说明疲劳源区有应力集中存在。断口上可见疲劳贝纹线。疲劳区面积较大，而瞬断区面积较小，属高周疲劳断裂。

二、断裂弹簧疲劳源处的电镜低倍形貌。台阶状条纹由板簧表面的凹坑处发散，表明疲劳裂纹由该凹坑处起始。凹坑形态属喷丸引起的弹坑，经测量弹坑长2mm，深0.5mm。

三、钢板弹簧另一处疲劳源的低倍形貌。放射状的台阶条纹起源于凹坑底部，表明了疲劳源处应力集中现象较严重。

四、钢板弹簧断口疲劳扩展区微观形貌。由于材料硬度相对较高，所以疲劳辉纹较细且不连续。这是高强度钢疲劳辉纹的特点。

五、断口裂源处图像，经4%硝酸酒精溶液浸蚀。一条裂纹起源表面弹坑处，弹坑呈尖角。该裂纹为穿晶裂纹，较平直，是疲劳裂纹。弹坑底部尖角附近的显微组织有变形现象，并有轻微的脱碳。

六、断口裂源附近取样，经4%硝酸酒精溶液浸蚀。基体组织为回火托氏体，表面有铁素体，由于喷丸作用，表层铁素体发生变形。这种脱碳层不仅使弹簧表面疲劳强度下降，而且在喷丸时易形成微裂纹。