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汽车悬架系统弹簧钢60Si2MnA的断裂失效分析*

2018-07-13韩晓威杨晓彩戚翠芬

山东冶金 2018年3期

韩晓威,杨晓彩,李 爽,戚翠芬

(1中钢石家庄工程设计研究院有限公司 冶金分院,河北 石家庄050021;2河北工业职业技术学院 材料工程系,河北 石家庄050000)

1 前 言

中国作为汽车第一消费大国,不断刷新全球的汽车产销记录。如此庞大的汽车需求市场,将显著带动汽车零部件行业的高速发展。弹簧是车辆悬架系统的重要组合部件,直接决定了车辆在行驶过程中乘客的舒适性和安全可靠性。而在行驶过程中,弹簧钢会反复受到冲击的弯曲应力、扭转等交变应力,服役条件相当恶劣,这就要求其具有优良的综合性能。弹簧钢在承受各种载荷时容易发生破坏,提高弹簧钢的性能、了解弹簧钢的失效原因显得尤为重要。本研究对车辆用弹簧钢60Si2MnA在使用过程的失效方式进行分析,以期为生产高性能弹簧用钢提供一定的理论依据[1-3]。

2 试验材料和方法

试验材料为某厂生产的热轧弹簧线材60Si2MnA钢,其主要化学成分如表1所示。试验分析加热温度和加热时间对铁素体脱碳行为的影响,从而达到控制60Si2MnA的脱碳层厚度和改善其疲劳性能的目的[4]。

表1 试验用60Si2MnA钢化学成分 %

试验过程以空气为介质,用箱式炉加热,加热温度选择800~1 100℃范围(以50℃为间隔),保温60 min;试验在850、950 ℃下分别保温20、30、60、90 min,试样在不同温度下保温不同时间后空冷,然后测定脱碳层厚度,试验钢加热工艺见表2。

表2 试验工艺参数及试样编号

将试样沿中心剖开后制成金相试样,经4%硝酸酒精腐蚀后,在金相显微镜下进行观察,在最深的均匀脱碳区的一个显微视场内随机测量5次,取其平均值作为脱碳层深度。……

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