汽车发动机气门弹簧断裂分析

　　失效分析汽车发动机气门弹簧断裂分析韩雅静。王哲人王慧天言大学4学庚金羼村料系，天津成弹，以；1；区域出现疲劳裂纹。最终导政仲；货早叫疲劳断裂。

　　某弹簧制造有限公司生产的汽车发动机气门弹簧，材料选用丁人70钢丝，相当于国产553钢。钢丝直径，4爪爪。钢丝经淬火中温回火后，进行卷簧喷丸去应力回火和磨平等工艺处理。弹簧装车后汽车行驶了200km，其中个弹簧在第12，处发生断裂，实物照片1.

　　断口扫描分析硬度测试金相组织观察。

　　1受力分析汽车气门弹簧属圆柱压缩螺旋弹簧，圆柱压缩螺旋弹簧在轴向力的作用下，弹簧的任意横截面所受的切应力在弹簧内径受力最大。外径受力最小。因此由于设计材料强度造成平。此结构的阀簧，在第13圈处承受的扭转和弯曲应力最。k压缩弹簧往往在第23个有效圈处发生断裂失效。

　　2.这是因为在第13个弹簧圈首先承受冲击载荷，但不能迅速而又有效地将载荷传递给其它圈弹簧。所吸收的冲击能量最多，同时这几圈比其它各圈的压缩量更要大。另外，弹，的端部形状不同。在第13圈处承受的扭转和弯曲应力也不同的。端部结构有两端并头并磨平和端螺旋线冒式结构，前者受力最大，2试验内容及结果材料化学成分如1.明被测材料的成分在标准要求的范围内。

　　金相组织截取断口附近段的弹制备金相试样。未经侵蚀观察夹杂物情况。根据1056989标准评定，夹杂物等级为人1805级，夹杂物含量在正常范围内。

　　被测标准试样经侵蚀。其显微组织为保持马氏体位向的细小的回3硬度测试对截取的金相试样进行维氏硬度测试。

　　火屈氏体，3.回火充分。无淬火裂纹。面无脱碳。无石墨化现象。但组织沿弹簧钢丝拉拔方向略呈带状分布。奥氏4断口分析从宏观看。断口周围的面无磨损。迭体晶粒度等级根据563941986评为8级女，山东德州人。工程师。从事金属材料及热处理实验教学及机械零件的失效分析，联系电话02227405874层斑痕裂纹现象。从断裂弹簧中清楚看到。弹簧是在离端面12圈处断裂，断裂面与钢丝轴线相交约45.整个断口由3部分组成裂纹源区，裂纹扩展区及最后瞬时断裂区。其断口形貌4.裂纹源在弹簧的外侧面，呈白色突起点。裂纹扩展区较小。呈现放射花样，明裂纹扩展速度较快。瞬时断裂区域面粗槌凹凸不平有明显的撕裂棱。瞬断区面枳较大。扩展区而积较夂叫材料的脆性较大。，5寄簧的断裂属于扭转疲劳断裂。

　　从微观看弹簧断口经超声波等清洗后，在，650电子显微镜上进行扫描观察。发现源区的起裂点有个明显的突起物，该处断口形貌与周围形貌完全不同。类似冰糖块堆积，能清晰地看出每个晶粒的多面体形貌，是典型的沿晶断裂花样，5.突起物与基体交界处有条次裂纹沿交界延伸这些条带只有在高倍下才能观察到，为疲劳断裂扩展区的花样特征。断口的最后瞬时断裂区面粗糙，有明显撕裂棱，呈现准解理断口花样。从断口扩展区及最后断裂区花样特征可知该材料较脆，后躁9 3讨论通过上述各项检测和对断口宏观微观分析发现0弹簧断口显现出典型的扭转疲劳断口形貌②从断口处的金相组织及硬度检测来看，弹簧材料中夹杂物金相组织及硬度尚属正吊；这种断裂与弹，设计材料的强度无关。正常受力状态下，弹簧内侧产生应力最大，般设计不当引起的断裂。断裂源位于弹簧内侧；从断口裂纹源位置可判断，裂纹源在弹黄第。1蓄外筒而且；！；取形貌特怔沿晶断裂花样1基体定全不同。材料中突起物的存在。造成局部疲劳强度大大降低。

　　这是造成早期疲劳的发源处。突起物可能是材料中异金属夹杂或夹渣折叠等面缺陷。说明该弹簧的断裂是典型扭转疲劳断裂。产生早期疲劳断裂原因是原材料次面冶金缺陷造成的，由于处在弹簧第圈，端部结构是两端并头磨平，恰是弹簧受力最大处，材质硬度又较高515210，所以疲劳裂纹旦形成，裂纹扩展速率较大，疲劳寿命更短，1中机，7材料卞分。弹贤的441汁1.北京机凋冶金工业部钢铁研究总院。合金钢断口分析金相谱北京科学出版社。1979抑42.

　　先进热处理制造技术新书征订机械工业出版社2001年10月出版。50余万字。定价80元先进热处理制造技术书。以工业发达国家近10年的热处理制造技术的进展为主。反映其科学研宄制造工艺和设备的新进展。