弹簧钢矫直时断裂的分析*

□ 吉 颂

马鞍山钢铁股份有限公司 安徽马鞍山 243003

1 弹簧钢概述

油淬火回火弹簧钢通常用于制造各种高应力弹簧,其中,大规格油淬回火弹簧钢主要用于制作乘用车悬架簧等。原材料弹簧钢盘条加工弹簧时,通常采用热绕簧方式,深加工流程为热轧盘条,矫直,定径,剥皮,探伤,锯切,热卷簧,油淬火回火热处理,喷丸,热强压,整型。弹簧是安全零部件,性能和表面质量的要求都较高,表面不得有裂纹、擦伤等缺陷。某深加工企业在进行弹簧钢热轧盘条到棒材的矫直加工时,发生断裂现象。笔者对断裂原因进行分析,并进行相应改进。

2 宏观断口形貌分析

该企业加工弹簧钢剥皮材,具体工艺流程为热轧盘条上料,开卷,矫直,定径,拉料,剥皮,探伤,锯切,成品检验,打捆,称重,入库。断裂发生在矫直过程中,钢种为54SiCrV6。弹簧钢断裂部位的断口形貌如图1所示,断口形态较为一致,红圈位置为裂纹起源处,均为表面起裂,之后裂纹扩展,直至失稳断裂。此外,断裂样表面发现擦伤及变形。

图1 断裂部位断口形貌

3 扫描电镜断口分析

对弹簧钢断口进行扫描电镜分析,扫描电镜下断口形貌如图2所示,可以清楚地看到裂纹源自表面,之后向内部扩展。裂纹源区形貌如图3所示,裂纹扩展区形貌如图4所示。裂纹源区有许多微小空洞,也就是韧窝,应该是在矫直的扭转过程中加载的应力不当,导致表面萌生微裂纹。随着应力继续增大,微裂纹直接互相连接,并逐渐扩大,形成裂纹扩展。……