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典型案例

减震器连杆失效分析
作者:晟享检测  来源:晟享检测  发布时间:2014/4/23 0:00:00  浏览次数:137  
1 概况
    某减震器连杆在用户使用过程中发生了断裂。该连杆的直径为Ф20mm;材质是45#钢,其主要加工工艺是:冷拉材—下料—校直—淬回火—校直—磨加工—电镀(镀铬)—去氢处理—精磨,其中断口部分工艺要求为非淬火区和非镀铬区。
2 检验与分析
2.1宏观分析
    其断口为放射状形貌,从放射状条纹判断断裂起源于外表面(如图1中Y点),Y点附近有明显的半圆弧的热影响变色区。

2.2断口微观分析
   对断口进行超声波清洗之后,用JSM-5610LV扫描电镜进行分析,断裂源附近整体形貌(如图2);将其分为 A、B、C三个不同区域,三区域有着不同的断口形貌;A区为断裂源,其高倍电镜形貌为沿晶断裂(如图3),晶粒比较粗大;B区为扩展区,断口比较平齐,存在应变疲劳特征,微观形貌为沿晶断裂加少量韧窝(如图4);C区为最终瞬断区,其微观形貌为解理并有二次裂纹(如图5)。

2.3元素成分分析
    在连杆上距断口约15cm处切割一试样进行火花直读光谱仪分析,结果列于表1。由此可见,该连杆的化学成分符合GB/T699-1999标准中45#钢的技术要求:

2.4金相组织分析
   将断口通过图1中Y点半圆弧中心垂直切割制样,经4%硝酸酒精腐蚀后分析其组织,断裂源和远离断口的其他区域有着明显的显微组织区别,其中断裂源区域(即图1中Y点)显微组织为粗大的马氏体和贝氏体,同时部分晶界已经黑色氧化;由于该连杆进行镀铬处理,断口最外表的铬有部分沿着晶界渗入形成网状(如图6、7)。

    在远离断口的正常部位组织为珠光体和铁素体,表面镀铬层和基体边缘平齐(如图8):

3 分析与结论
    (1)
断裂源有明显的半圆弧变色区域,显微组织中的粗大马氏体和贝氏体明显不同与其他区域,铬沿着晶界渗入形成网状,这些现象推断该断口部位曾受高温而且是在镀铬工艺之后,经到生产现场查看,该连杆装配过程中需要点焊,而且分析了断裂杆的另一部分之后,发现断裂源就是点焊处。
    (2)由于点焊造成的瞬时高温将组织进行了淬火,形成粗大的马氏体和贝氏体[1],晶粒粗大并且部分晶界因为过烧而氧化,同时外表面的铬扩散渗入在晶界处形成网状,进一步弱化了晶界增加了脆性,电镜分析该区域沿晶断裂也证实了这点[2]。
    (3)连杆因为点焊造成局部区域过烧,显微组织发生变化,外表面的铬扩散渗入在晶界处形成网状,进一步弱化了晶界,两方面因素同时存在形成了一脆性薄弱区,在一定外力作用下便易在此处发生断裂。通过查看该连杆的工艺控制图得知,设计过程中点焊区域应该是未镀铬区域,但由于镀铬时未能严格按照工艺要求执行,对需要点焊区域进行有效防护,使得不该镀铬部位也镀铬了。
4 建议和整改措施
    (1)
连杆镀铬之前应加强对不需要镀铬区进行有效防护措施,同时增加镀铬后的检查频次,保证能够完全按照工艺要求进行镀铬。
    (2)加强点焊工艺控制,适当降低点焊温度,防止过高温度造成局部组织过烧。