李晓超 曹蕾 陈摇 陈凌云 刘超

摘 要：柱塞弹簧在使用过程中断裂。为分析弹簧失效的原因，对故障件进行了外观检查、电镜观察、硬度检测和金相分析。结果表明：柱塞弹簧的失效模式为疲劳断裂，而导致弹簧疲劳断裂失效的主要原因是弹簧内圈表面的放电击伤痕迹，柱塞弹簧上未发现与材质有关的缺陷。

关键词：弹簧;疲劳断裂

柱塞弹簧在使用过程中常会出现断裂失效现象，且较高比例的断裂是由于表面缺陷造成。柱塞弹簧材料为50CrV，针对柱塞弹簧在使用过程中断裂的问题，分别对弹簧进行外观检查、电镜观察、硬度检测和金相分析。

1 试验过程与结果

1.1外观检查

断裂弹簧表面呈蓝黑色，断裂发生在弹簧靠一端约1/3位置，弹簧未见明显的塑性变形。断面与弹簧钢丝轴线约呈45度角;弹簧钢丝直径约为1.4mm，符合图纸要求;弹簧内圈表面，断口附近有沿弹簧钢丝轴线方向的擦伤，图1、2

1.2电镜检查

弹簧断口见图3

断口呈银灰色，有少许擦伤，断口未见明显的塑性变形;断口可見疲劳特征，断裂起始于弹簧内圈表面，对源区放大观察，可见断裂起源于弹簧表面的缺陷，图4。

进一步观察弹簧断口，疲劳扩展区可见疲劳条带及二次裂纹特征，见图5;

断口瞬断区为韧窝加准解理特征，见图6。

继续观察断口源区的表面缺陷，见图7，缺陷尺寸约180μm，使用X射线能谱仪分析该缺陷位置的成分，见图8，通过谱图可见，该缺陷位置含有铝元素。而该弹簧的材料是50CrV，不含有铝元素，对弹簧表面其它位置的X射线能谱分析也未见铝元素存在。……