55CrSi钢气门弹簧断裂原因分析.doc

PTCA (PAR T :A PH YS. TEST. ) 2009 年 第 45 卷 7 质量控制与失效分析 55CrSi 钢气门弹簧断裂原因分析 1 , 闫行义2 孟凡西 (1. 郑州煤矿机械集团有限责任公司 , 郑州 450013 ; 2. 郑州大学 材料科学工程学院 ,郑州 450001) 摘 　要 :采用化学成分分析、金相检验和硬度测试等方法对 3. 6 mm 55CrSi 钢气门弹簧在台架 试验中的断裂原因进行分析。结果表明 :由于钢丝表面存在的脆性非金属夹杂物 ,导致气门弹簧在 试验时出现早期疲劳断裂。 关键词 :气门弹簧 ;夹杂物 ;疲劳断裂 中图分类号 : TH135 　　　文献标志码 :A 　　　文章编号 :100124012 (2009) 0720446202 Fracture Reason Analysis of 55CrSi Steel Valve Spring MENG Fan2xi1 , YAN Xing2yi2 (1. Zhengzhou Coal Mining Machinery Group Co. Ltd. , Zhengzhou 450013 , China ; School of Material Science and Engineering , Zhengzhou University , Zhengzhou 450001 , China) Abstract : The fracture reason of 3. 6 mm 55CrSi steel valve spring in dais experiment was analyzed by means of chemical composition analysis , metallographic examination and hardness testing. The results showed that the brittleness nonmetallic inclusion on the steel wire surface led to early fatigue fracture. Keywords : valve spring ; inclusion ; fatigue fracture 　　某厂使用 3. 6 mm 55CrSi 钢丝(油淬2回火) 绕 1. 2 　低倍检验 制成气门弹簧 ,再经去应力退火、喷丸处理及低温回 将断裂弹簧用热酸侵蚀及烘干后用肉眼观察 , 火后处理 ,在进行台架试验 330 h 后出现疲劳断裂。 可见断口附近钢丝表面比较光滑 ,没有明显的裂纹、 为找出断裂原因 ,笔者对断裂弹簧进行了理化检验 划伤、麻坑和麻面等缺陷存在。裂纹源位于断口一 和分析。 侧的边缘 ,并由此向内扩展 ,见图 1 和图 2。 1 　理化检验 1. 1 　化学成分分析 在断裂弹簧本体上取样进行化学成分分析 ,其 分析结果见表 1。 表 1 　55CrSi 钢丝的化学成分 ( 质量分数) Tab. 1 　Chemical composition of 55CrSi steel wire (wt) % 条件 C Si Mn Cr P S Cu 0. 50～ 1. 20～ 0. 50～ 0. 50～ ≤ ≤ ≤ 标准值 60 1. 60 0. 80 0. 80 0. 030 0. 030 0. 02 图 1 　钢丝断口表面形貌 Fig. 1 　The fracture appearance of the steel wire 试样 0. 56 1. 44 0. 66 0. 71 0. 010 0. 006 0. 01 1. 3 　金相检验 截取断口处试样进行镶嵌、研磨和抛光后用 收稿日期 :2008205224 4 %硝酸酒精溶液侵蚀。在 400 倍光学显微镜下观 作者简介 :孟凡西(1979 - ) ,男 ,工程师 ,学士。 察发现脱碳层为 0. 01 mm ,未全脱碳 ;显微组织为 · 446 ·  孟凡西等 :55CrSi 钢气门弹簧断裂原因分析 图 2 　断口低倍形貌 图 4 　裂纹源 Fig. 2 　Fracture appearance in low magnification Fig. 4 　The crack source 回火屈氏体(图 3) ,未发现异常组织。 图 5 　裂纹源处非金属夹杂物 图 3 　钢丝的显微组织 　400 × Fig. 3 　Microstructure of the steel wire Fig. 5 　The nonmetallic inclusion in the crack source 1. 4 　断口分析 用扫描电镜对钢丝断口处进行分析