弹簧断裂分析

弹簧材料为60CrMnA，经淬火、回火后做疲劳试验时断裂。断口用扫描电镜观察，疲劳源区有一沿晶断裂区，疲劳裂纹起源于该处。经高倍观察，沿晶断裂区属淬火裂纹区。分析结果表明，引起弹簧断裂的原因是由于淬火时开裂，然后以淬火裂纹为源形成疲劳断裂。

图1

说明：弹簧断口低倍形貌。断口可分为两部分，图中右边靠边缘有一狭长的平坦区，该区为淬火裂纹开裂区；图中左边部分为疲劳试验时疲劳裂纹扩展区，可见有许多条台阶条纹起始于淬火裂纹的尖端。

图2

说明：淬火开裂区与疲劳区交界处的局部放大像。可清晰地观察到起始于淬火开裂区的多条台阶条纹，说明在淬火裂纹的尖端处存在应力集中现象，疲劳试验中在裂纹尖端形成多个疲劳源。

图3

说明：淬火开裂区断口形貌。具有典型的沿晶断裂形貌，一般情况下，对于强度较高钢的淬火裂纹主要以沿晶裂纹为主，伴有少量的穿晶开裂特征，图中个别区域有穿晶解理的特征。

图4

说明：疲劳裂纹起源于淬火裂纹尖端的高倍形貌。右边为淬火裂纹断口，具有沿晶断裂及沿晶二次裂纹特征；左边为疲劳区，有疲劳辉纹特征，并可看到二个疲劳源分别起源于淬火裂纹尖端并通过撕裂方式将裂纹相连接的形貌。