中國知名金相制樣設(shè)備耗材廠商
——以材料顯微組織分析技術(shù)進(jìn)步為己任，以金相試樣制備輕松高效真實(shí)為目標(biāo)
TEL：400-886-9530
中國知名金相制樣設(shè)備耗材廠商
——以材料顯微組織分析技術(shù)進(jìn)步為己任，以金相試樣制備輕松高效真實(shí)為目標(biāo)
王立輝 徐巍
(中國北車集團(tuán)齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾 161002)
摘 要：對(duì)碟形彈簧裂紋件和原材料，采用金相檢驗(yàn)、化學(xué)分析、硬度試驗(yàn)、掃描電鏡等手段進(jìn)行綜合分析。根據(jù)蝶形彈簧靜壓后出現(xiàn)開裂這一現(xiàn)象，結(jié)合其生產(chǎn)工藝流程以及裂紋起始部位斷口微觀形貌特征，分析認(rèn)為蝶形彈簧的開裂屬于氫致延遲裂紋。
關(guān)鍵詞：碟形彈簧，延遲，裂紋
THE ANALYSIS OF CRACKS ON THE FORM SPRING COILWang Li-hui Xu Wei
(CNR，Qiqihar Railway Rolling Stock(Group)Co.，Ltd.Qiqihaer161002,Heilongjian,China)
ABSTRACT：Cracks on the disc spring parts and raw materials, using metallographic examination, chemical analysis, hardness testing, scanning electron microscopy by means of a comprehensive analysis. Butterfly spring under static cracking after this phenomenon, combined with its production process and fracture morphology of crack initiation site characteristics, analysts believe that the spring butterfly belonging to hydrogen-induced delayed cracking cracks.
KEY WORDS：Disc springs, delay, cracks
1 概況
碟形彈簧在成品件靜壓試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)碟形彈簧出現(xiàn)裂紋，裂紋是沿徑向分布的，且裂紋率高達(dá)30%。經(jīng)了解斷裂碟形彈簧的材質(zhì)為：60Si2MnA，工藝路線為：下料→熱沖型（700～750℃圓形）→車內(nèi)、外園→磨平面→熱成型（800～850℃/10分鐘）→熱處理→噴砂→靜壓（12小時(shí)）→酸洗、磷化（60～70℃）→靜壓試驗(yàn)（24小時(shí)）。
為找出產(chǎn)生裂紋的主要原因，我們分析靜壓試驗(yàn)后有裂紋的碟形彈簧、熱處理前的碟形彈簧、熱處理后的碟形彈簧，并做沒有磷化、酸洗的碟形彈簧24小時(shí)靜壓試驗(yàn)。根據(jù)要求，取試樣：一個(gè)有裂紋的碟形彈簧成品件(其宏觀形貌見圖1)、一個(gè)熱沖形后未經(jīng)熱處理的碟形彈簧金相試塊（2#試樣）和一個(gè)熱處理后的金相試塊（3#試樣）。我們?cè)诒Ｗo(hù)好斷口不受污染的條件下，在斷裂的蝶形彈簧上切取試樣，用于斷口分析、金相組織分析、硬度檢驗(yàn)和化學(xué)成分分析，其取樣部位見圖1。
試樣編號(hào)：1-1#、1-2# 斷口試樣及金相試樣；1-3#化學(xué)成分和硬度檢驗(yàn)試樣.
2# 金相試樣。
3 分析與討論
3.1 斷裂碟形彈簧試樣化學(xué)成分實(shí)測值符合標(biāo)準(zhǔn)要求；
3.2 硬度檢驗(yàn)：斷裂碟形彈簧試樣硬度值符合要求，但偏于上限；
3.3 斷裂碟形彈簧硫化物細(xì)小且較多，有部分硫化物在下料熱沖形時(shí)被切斷，在碟簧內(nèi)外圓表面形成類似于V型開口缺陷。
3.4 金相組織：熱處理前組織為珠光體+鐵素體，略呈帶狀；熱處理后組織為回火屈氏體，呈嚴(yán)重的帶狀組織分布。
3.5裂紋起始部位的斷口微觀形貌特征為沿晶+準(zhǔn)解理，并有二次裂紋，晶界上除基體元素外沒有發(fā)現(xiàn)其它雜質(zhì)元素，有氫致延遲開裂的特征。外圓周面和凹面均有分布不均勻的解理面是因?yàn)榈螐椈纱嬖诓痪鶆虻拿撎紝铀痢?/span>
3.6碟形彈簧經(jīng)過酸洗，將發(fā)生酸水溶液與金屬鐵的電化學(xué)反應(yīng)，該反映是一個(gè)析氫過程，析出的氫原子在結(jié)合成分子之前很容易浸入碟形彈簧內(nèi)部，浸入碟形彈簧內(nèi)部的氫原子在應(yīng)力作用下將向高應(yīng)力區(qū)擴(kuò)散，致使碟形彈簧發(fā)生氫致延遲開裂。
3.7 靜壓試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)碟形彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)力分布圖得知，碟簧凹面的外圓周上受力最大。
3.8 對(duì)熱處理后、磷化前的碟簧試樣進(jìn)行24小時(shí)靜壓，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。看來除氫處理是避免氫致開裂的有效措施。
4 結(jié)論與建議
碟形彈簧裂紋件的失效形式為氫脆，屬于氫致延遲斷裂。建議蝶形彈簧酸洗后，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行除氫處理。
參考文獻(xiàn)：
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