提高弹簧钢丝抗疲劳性能的途径

通过总结弹簧钢丝疲劳断裂的实例及弹簧疲劳断裂的主要形式,分析了造成碳素弹簧钢丝疲劳断裂的主要原因,从表面脱碳、钢丝表面损伤、夹杂物、钢丝残余应力4个方面进行研究,分别提出针对性的措施,并通过试验进行验证。四大因素的确定和改善措施的制定使生产实际中钢丝疲劳性能得于改善。     

铁路货车60Si2CrVAT钢弹簧疲劳试验断裂分析和工艺改进

Φ16 mm 60Si2CrVAT弹簧钢（/%:0.58C,1.76Si,0.66Mn,0.010P,0.005S,1.15Cr,0.15V）生产流程为转炉-LF-VD-220 mm×300 mm连铸-轧制-退火工艺。弹簧制造主要工艺为冲床下料-中频感应加热-热卷簧-余热淬火（890~870℃,油冷）-530℃电阻炉回火-打磨-抛丸-预压缩。分析了Φ16 mm K6弹簧在疲劳试验过程62万次发生断裂（标准要求≥300万次）的原因。结果表明,弹簧支撑圈与工作圈之间在点接触产生的硌伤而导致应力集中是弹簧早期疲劳断裂的主要原因,同时弹簧局部存在异常下贝氏体也对弹簧疲劳寿命产生了不良影响。通过改进制簧工艺,包括保证支撑圈几何尺寸和弹簧淬火温度,防止弹簧疲劳试验时发生局部点接触等措施,使60Si2CrVAT钢弹簧的疲劳试验寿命≥300万次。     

55CrSi弹簧断裂原因分析

为了找出材质为55CrSi的阀门弹簧的断裂原因,采用光电直读光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜对该弹簧断裂处进行了化学成分、宏观、微观等分析。结果表明:该弹簧的断裂属于疲劳断裂,由弹簧表面磨损和表面脱碳引起。     

冲击钻钻头早期疲劳断裂分析

通过宏观检验及扫描电镜分析、化学成分分析、金相分析等方法,对冲击钻钻头断裂的产生原因进行了分析。结果表明:该钻头在进行破坏性试验时出现早期断裂现象,属于早期疲劳断裂;引起早期疲劳断裂的因素有钻头钻柄与颈部交界R角处表面存在较深的加工痕迹及钻头硬度偏高等。     

铁路机车用52CrMoV4弹簧失效分析

采用化学成分、电子显微镜、金相组织和硬度等分析方法,对运行过程中发生断裂的铁路机车52CrMoV4弹簧断裂原因进行分析。结果表明,弹簧加热成型过程中局部产生过热组织,导致其淬火产生裂纹,是铁路机车用弹簧早期疲劳断裂的主要原因,提出了预防措施。     

烧结机振动筛螺旋弹簧失效原因分析

通过失效分析，弄清了烧结机振动筛弹簧疲劳断裂和弹性过早松弛的原因，评估了同一批未用弹簧的实物质量。结果表明，弹簧疲劳断裂是由表面原始的微裂纹造成，弹簧弹性过早松弛是组织不良和严重脱碳的结果。未用弹簧既存在组织不良也存在表面裂纹。     

工件疲劳强度试验裂纹分析

为研究微动疲劳产生机阻,太原重工轨道交通设备有限公司使用全尺寸疲劳测试的方式,再现了微动磨损裂纹,并通过宏观观察、扫描电镜分析、显微组织检查、低倍分析、拉伸试验,对工件疲劳强度试验后出现的轮座部位的裂纹的性质和形成原因进行了分析。结果表明,工件断裂为疲劳断裂。断裂原因是工件表面由于微动磨损,导致微动疲劳产生接触疲劳裂纹。以接触疲劳裂纹为源,引发严重应力集中型疲劳断裂。     

55Cr3钢轿车稳定杆疲劳断裂失效分析

采用电子显微分析、金相组织分析和显微硬度分析等方法，对55Cr3钢轿车稳定杆疲劳试验过程中断裂的原因进行了分析。结果表明，发生断裂的稳定杆表面存在明显凹坑，导致其在疲劳试验过程中引起应力集中，是稳定杆发生早期疲劳断裂的主要原因。     

60Si2CrA热轧弹簧断裂失效分析

某桥梁上的φ12mm60SiCrA热轧圆钢弹簧，投入使用仅半个月就断裂失效。采用断口的宏观和SEM分析方法并结合金相分析方法，分析了断裂原因。结果表明，该断裂模式为疲劳，疲劳核心是弹簧表面的缺陷。     

S45C-A电机转轴疲劳试验断裂原因分析及其应对措施

某S45C-A电机转轴在进行疲劳试验的过程中发生断裂。通过宏观形貌分析、金相显微组织分析、化学成分分析及扫描电镜微观形貌分析等方法,对发生断裂的转轴试样进行了失效原因分析。分析结果表明:转轴断裂是由表面擦伤引起的疲劳断裂,表面擦伤属于零件表面微动磨损的一种。预防零件表面微动磨损,首先要对零件连接部位加强紧配合,使之不出现微振,其次是在零件连接部位填充润滑油等隔离接触表面。     

千吨压砖机横轴断裂原因分析

本文通过对断裂的千吨压砖机横轴进行的高低倍分析，得出该轴的断裂是由于运行过程中与其上方的制动架拉杆摩擦，使轴的表面产生了组织变化（形成马氏体组织），而造成应力集中形成疲劳源，从而使其横轴因疲劳破坏而早期失效断裂。     

堆取料机走行减速机故障原因分析

对斗轮堆取料机走行减速箱齿轮齿面断裂口及齿面磨损处进行宏微观分析。认为：该齿轮系是在应力集中条件产生早期疲劳断裂。造成齿轮疲劳断裂的原因主要是,热处理工艺过程中齿轮渗碳不完善,造成齿轮表面脱碳,致使材料力学性能未达到设计要求,齿轮的疲劳抗力降低,加之圆角加工较差,工作时产生应力集中,加速了齿轮的疲劳断裂。     

载重车轮动态弯曲疲劳试验用高强螺栓的断裂分析

载重车轮下线后一般需要进行动态弯曲疲劳试验。但连接车轮和弯曲疲劳试验机加载轴所使用的高强度螺栓在试验过程中出现了早期断裂的现象。通过宏观检验、断口分析、硬度测试和金相分析等方法对失效螺栓进行分析,确定了其断裂的主要原因为热处理不良、内部组织不良、外表面脆性大和循环作用力大于疲劳许用应力。通过对高强螺栓原材料的检验,并调整热处理工艺,在后续的试验过程中未出现螺栓断裂的情况。     

400 MPa级薄钢板的疲劳性能及断口分析

 利用液压伺服疲劳实验机研究了400 MPa级板带在对称循环应力下的高周疲劳性能,测量了S N曲线,确定了应力幅低于疲劳强度时疲劳寿命与应力幅之间的关系式;用扫描电镜观察该钢的疲劳断口,分析了疲劳断裂特点;在透射电镜下观察了断口附近的微观组织,并对其疲劳断裂机理进行了分析,结果表明：疲劳裂纹起源于表面驻留滑移带挤出脊、侵入沟或表面缺陷,裂纹源扩展最终导致断裂。     

轿车螺旋悬挂弹簧用钢的研究开发

从冶金生产工艺、微观组织、拉伸和冲击断裂行为、疲劳断裂机制及弹减抗力等方面对引进轿车中应用较多的螺旋悬挂弹和钢50CrV4进行了研究。研究结果表明，随着回火温度升高，试验钢的强度和硬度降低、塑性和韧性增加；对试验钢断裂行为的分析表明其对应力状态和应变速率敏感，在中温回火后具有较高的抵抗动态变形和断裂的能力；试验钢对表面缺陷和表层硬性夹杂物敏感；中温回火后由于具有细小的微观组织和碳化物，因而具有较好的弹减抗力。通过改进冶金生产工艺、热处理和弹簧加工工艺生产的螺旋悬挂弹簧满足引进轿车的要求，已批量生产。     

60Si2Mn弹簧断裂原因分析

采用金相及扫描电镜等手段分析了60Si2Mn弹簧脆性断裂的形貌特征及原因,认为原材表面缺陷和淬火裂纹是引起60Si2Mn弹簧断裂的主要原因。对脱碳层及氧化质点的分析结果表明,弹簧的裂纹来源于铸坯表面缺陷。在淬火过程中,由于工艺不当,也会使弹簧内部产生大量裂纹,形成脆性断口。     

某油田注水泵阀体弹簧断裂分析

对断裂弹簧进行化学成分分析、硬度测试、金相检验以及断口的宏观及微观分析。结果表明，该弹簧属脆性疲劳断裂失效，并提出改进措施。     

工程机械用60Si2MnA弹簧断裂失效分析

采用电子显微、能谱微区成分、金相组织和显微硬度等分析方法,对工程机械用Φ47mm弹簧试车过程中断裂的原因进行了分析。结果表明,弹簧磨削异常导致磨削表面二次淬火产生脆硬马氏体层是弹簧断裂的主要原因。     

60Si2Mn钢板弹簧失效分析

某厂生产的钢板弹簧在台架疲劳试验中发生早期断裂失效,为了找出其失效原因并制定防止断裂失效的预防措施,通过宏观观察、扫描电镜、金相检验等方法对断裂钢板弹簧进行了失效分析。结果表明:断裂发生在板簧紧固处附近,断口起源于板簧喷丸面;断口区域有明显的贝纹线特征,该断裂属于疲劳断裂;弹簧扁钢局部发生过热,出现组织晶粒粗大和全脱碳等异常组织。通过降低加热温度和减少在加热炉内高温段的停留时间,选择合适的加热速度,并控制炉内气氛等措施,可减少甚至避免热处理过程中局部过热造成的板簧早期断裂失效。     

MC5锻钢冷轧辊表面淬火断裂原因分析

某MC5锻钢冷轧辊辊身在制造过程中进行表面感应淬火时发生断裂,采用化学成分分析、金相检验、断口分析、硬度测试等方法对其淬火断裂原因进行了分析,结果表明,轧辊辊身心部存在的缩孔和疏松缺陷使其淬火产生的残余拉应力超过此处材料的承载强度,造成其表面感应淬火断裂。