大规格油淬火回火弹簧钢丝断裂分析

龚梦强，汪开忠，尹德福，张晓瑞，丁 雷，王自敏

（马鞍山钢铁股份有限公司，安徽 马鞍山 243000）

51CrV4弹簧钢具有良好的淬透性和热敏感性的优点，经过油淬火回火后具有较高的弹性极限、强度极限、疲劳性能及较好的塑性及韧性[1-4]。因此，广泛应用于汽车、铁路车辆等部件上。油淬火回火弹簧钢丝的性能会直接影响弹簧成品的性能，油淬火回火弹簧钢丝要经过一系列的加工处理，包括拉拔、热处理（油淬火+回火）、探伤等。钢丝厂使用直径Φ20mm规格51CrV4弹簧钢热轧盘条拉拔到Φ18mm，进行热处理和探伤后发下游客户。下游客户在开卷过程中发生断裂。为了弄清钢丝发生断裂的原因，本文通过宏观观察、扫描电镜、光学显微镜等方法进行了深入分析。

1 检验过程与结果

1.1 断口形貌观察

1.1.1 宏观形貌观察

断口试样经超声波清洗后采用扫描电镜观察断口形貌；整个断口呈现脆性平齐的断裂形态，存在纵向裂纹，裂纹源区、扩展区清晰可见，如图1所示。其中瞬断区所占断口面积比例较大，为脆性断口[5]。

图1 断裂弹簧钢丝宏观形貌

1.1.2 微观形貌观察

将切下的断口用超声波清洗后，用扫描电镜观察，由图2可知，裂纹源区为沿晶断裂，未发现明显的夹杂。由图3可知，扩展区为沿晶断裂。由图4可知，瞬断区为沿晶加韧窝断裂。一般来说，淬火裂纹的微观断裂机制为沿晶断裂。断裂的弹簧钢丝断裂源微观形貌也为沿晶断裂。

图2 断裂弹簧钢丝裂纹源区形貌

图3 断裂弹簧钢丝扩展区形貌

图4 断裂弹簧钢丝瞬断区形貌