汽车用钢板弹簧失效分析
汽车钢板弹簧的常见故障及使用注意事项
汽车钢板弹簧的常见故障及使用注意事项作者：江联营来源：《驾驶园》2008年第06期汽车钢板弹簧的主要作用是缓冲与吸收车辆行驶中受到的冲击和振动，保证各种力的传递。
很多司机朋友往往不注意对钢板弹簧的检查维护，如果平时不能正确使用和保养，就会出现故障从而影响车辆的正常行驶。
一、钢板弹簧的常见故障有以下三种：1、钢板弹簧断裂汽车没有偏载，轮胎气压正常且无不均匀磨损，但在行驶时有跑偏倾向。
将空载汽车停放在平坦地面上，发现汽车向一侧倾斜，可以判断较低的一侧是钢板弹簧断裂。
清除钢板弹簧表面的泥土、污垢后，即可查明裂纹情况。
造成钢板弹簧断裂的主要原因有：（1）U型螺栓上螺母松动；使螺栓产生塑性变形或断裂，最终导致钢板弹簧在使用中发生断裂故障;（2）钢板弹簧片间缺乏润滑或锈死;（3）钢板弹簧中心螺栓松动或折断;（4）汽车起步过猛;（5）超载行驶，或货物装载不均;（6）钢板弹簧自身有缺陷。
2、钢板弹簧发生撞击异响汽车行驶中，车辆振动增大，钢板弹簧产生明显的撞击异响。
其主要原因有：（1）由于钢板弹簧簧小、衬套、吊环磨损过量，引起配合间隙增大。
汽车在行驶中，会听到底盘发出一种“呱哒、呱哒”的金属撞击声，出现这种情况应进行修理或更换;(2)汽车在正常装载条件下行驶，车架与钢板弹簧之间发生疲劳变形导致其弧高减小。
此时应拆下钢板弹簧，进行校正和热处理以恢复弧高，或者更换新件。
3、钢板弹簧移位行驶途中汽车有明显的车身斜扭或跑偏倾向，转动方向盘时感觉一面轻一面重。
停车测量左右两边轴距发现不符合规定尺寸，表明钢板弹簧发生移位故障。
其故障原因主要有：（1）若钢板弹簧U型螺栓完好，而当用手锤敲击钢板弹簧端头时发生窜动现象，则表明中心螺栓折断，这时应更换螺栓;（2）弹簧钢板U型螺栓与螺母出现松动或螺纹损伤造成脱扣现象。
如果螺栓松动应按规定力矩拧紧；如果螺纹已损坏应更换新件。
二、钢板弹簧的正确使用（1）在安装钢板弹簧片时应当在片间涂上石墨润滑脂，以减轻锈蚀和磨损;（2）车辆使用中要经常检查紧固U型螺栓和中心螺栓，紧固弹簧卡子；定期向钢板弹簧销注入润滑脂；吊耳或定位销磨损后，应及时更换;（3）路过凸凹路段时，应降低车速。
重型汽车钢板弹簧的断裂失效形式及其材料的应用现状
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建 立 了钢 板弹赞装 配及 加 载状
,
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通 过分析计 算得到钢 板弹黄接 近 实 际工况 的应力分布 和 弹赞刚 度
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并 对 比试 验 数据
,
从 板 赞失效 的角度考 虑
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,
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关健词 : 钢板 弹黄; 有 限 元分 析 ;
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引言
汽 车钢 板 弹簧 是 汽车 的关 键 减振 元 件
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其 主 要 功 能 是 作 为 悬 架 系统 的 弹 性元 件 起 吸振和
4 ) 最 大应 力 为 9 6 3 M Pa (见 图 1
图1 2
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汽车中的板簧的断裂失效分析
材料断裂理论与失效分析汽车中的板簧的断裂失效分析专业：材料工程（锻压）类型：应用型姓名：***学号：15S******汽车中的板簧的断裂失效分析引言汽车板簧是汽车悬架系统中最传统的弹性元件，由于其可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低而且结构能大大简化等优点，从而得到广泛的应用。
汽车板簧一般是由若干片不等长的合金弹簧钢组合而成一组近似于等强度弹簧梁。
在悬架系统中除了起缓冲作用而外，当它在汽车纵向安置，并且一端与车架作固定铰链连接时，即可担负起传递所有各向的力和力矩，以及决定车轮运动的轨迹，起导向的作用，因此就没有必要设置其它的导向机构，另外汽车板簧是多片叠加而成，当载荷作用下变形时，各片有相对的滑动而产生摩擦，产生一定的阻力，促使车身的振动衰减，但是板簧单位重量储存的能量最低，因些材料的利用率最差。
1. 材质是什么？65Mn/低碳钢哪一类合适？材质一般为硅锰钢。
因为碳素弹簧钢因淬透性低，较少使用于汽车中；锰钢淬透性好，但易产生淬火裂纹，并有回火脆性。
因此，硅锰钢在我国应用在汽车的板簧上较为广泛。
65Mn 钢更为合适，因为：低碳钢为碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，又称软钢。
它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。
因此可以看出，低碳钢不符合板簧材料高强度和高硬度的要求。
65Mn弹簧钢，含有0.90%~1.2%的Mn元素，提高了材料的淬透性，© 12mm 的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。
Mn 是弱碳化物形成元素，在钢中主要以固溶的形式存在于基体中。
一部分固溶于铁素体（或奥氏体），另一部分形成含Mn的合金渗碳体（Fe、Mn ）。
Mn还能显著提高钢的淬透性，改善热处理性能，强化基体、降低珠光体的形成温度，细化珠光体的片间距离，从而提高钢的强度和硬度。
板弹簧疲劳断裂原因的分析与改进措施
BL客车后钢板弹簧疲劳断裂原因的分析与改进措施田洪森(机电系,北京100044)摘要:本文通过对BL客车后钢板弹簧断裂断口形状、设计应力、原材料及理化性能等方面的分析,找出造成钢板弹簧疲劳断裂的原因,提出了改进的措施,使该钢板弹簧的疲劳寿命达到日本五十铃公司标准的要求。
关键词:钢板弹簧;疲劳断裂;原因分析;改进措施1问题的提出BL客车是对日本五十铃公司BE22客车技术引进、吸收、消化后的一种轻型客车,该客车后悬挂弹性元件是一变刚度钢板弹簧,该种钢板弹簧的优点是在客车空载、满载状态下呈非线性状态,即悬挂在客车空载、满载状态下接近等频性,从而可以提高客车的平顺性,乘客乘坐舒适性,本文通过分析BL客车后钢板弹簧在设计、试制、试验过程中出现非正常疲劳断裂原因分析,提出了改进措施,使其达到了日本五十铃公司BE22客车后钢板弹簧疲劳寿命的标准要求。
2 BL客车后钢板弹簧的结构BL客车后钢板弹簧为一多片半椭圆形且由主、副簧组成的变刚度钢板弹簧,总片数为12片,其中主簧9片,副簧3片,主片片厚为10mm,其余片厚为9mm,采用的弹簧钢为60Si2Mn,其中3～9片端部压延,使钢板弹簧接近等应力梁。
3 BL后钢板弹簧疲劳试验情况3.1 试验标准:按五十铃公司提供的BE22客车后钢板弹簧疲劳寿命试验标准执行即: 1)按实车状态夹紧;2)变形中心:Fa=58.5mm,Fmax=137mm(2.5G),Fmin=20mm;3)振动频率:60-120cpm;4)从产品中随机抽取三架钢板弹簧;5)疲劳寿命:疲劳循环次数3≥20万次。
3.2 试验设备:钢板弹簧疲劳试验机。
3.3 疲劳寿命试验结果如下:4对钢板弹簧疲劳断裂原因分析根据以上试验结果可以看出,疲劳断裂的簧片均在第7片且同在钢板弹簧的大卷耳端,且位置距钢板弹簧中心螺栓距离也差别不大(138、142、150),说明该钢板弹簧在此处存在规律性疲劳断裂源,而非偶然原因造成的,下面根据疲劳断裂试验结果及设计、生产过程对钢板弹簧疲劳断裂的原因进行分析。
新钢板弹簧早期损坏的原因
及时更换。
(6)钢板弹簧的润滑不良，减振器失效，都会造成钢板弹簧的早期损坏。
平时应多注意保养、润滑。
减振器失效应修理，如损坏应及时更换。
斯太尔系列汽车前钢板由9片组成，有的用户反映在使用中第一、二片容易断裂，
这主要是由以下原因造成的。
(1)使用紧急制动过多。
在山区行驶，下坡使用紧急制动容易造成前钢板的断裂。
因为采取制动时，汽车的大部分载质量前移，由前钢板弹簧承受，这样容易造成钢板弹簧的疲劳而折断。
建议采用排气制动，少用紧急制动。
(2)前轮制动调整过紧，如果后轮制动效能差或者突然出现问题，采取紧急制动，使前钢板弹簧受到太大的冲击而断裂。
(3)路面不好、超载、超速行驶，使前钢板弹簧受冲击力太大，容易造成断裂。
(4)前钢板弹簧由于经常超载，使用过久，弹性和刚性降低，疲劳而断裂。
(5)更换了质量不好的钢板弹簧，其叶片的弯曲度不符合标准，钢板材质不好或热处理不好，造成受力不均而断裂。
为了防止前钢板弹簧第一、二片断裂，建议采用以下办法：
(1)按时检查和保养，保证钢板弹簧良好的润滑。
(2)正确调整车辆的制动。
（3）少采用紧急制动，多采用发动机排气制动。
（4）弯道行驶，转弯不能太急。
（5）换用前钢板叶片时，要选用高质量的，保证其弯曲度符合规定，最好用山东弹簧厂和重庆弹簧厂生产的钢板弹簧。
（6）装载均匀，不偏，不超载。
（7）在不平路面行驶、下坡行驶，应控制车速。
钢板弹簧使用中的几个问题
钢板弹簧使用中的几个问题邓方贞【摘要】一、钢板弹簧损坏的快速诊断叠汽式钢板弹簧是车辆上的贵重零件之一,它一旦发生故障或损坏,会影响车辆的行驶和操纵,甚至发生意外事故,所以应当掌握快速诊断钢板弹簧故障的基本要领。
1、钢板弹簧异响若听到车辆在行驶中发生＂呱嗒、呱嗒＂的金属撞击声,可以停车,将车厢支起,使钢板弹簧处于自由状态,然后用撬棒在钢板弹簧吊耳支架处上下撬动,如果存在明显间隙,说明异响是由于钢板弹簧销、衬套、吊耳支架之间松动,在车辆行驶中相互撞击,引起异响。
若车辆在正常装载条件下,行驶中车架与钢板弹簧之间发生里撞击,在不平的路面行驶异响更大,则异响是因钢板弹簧疲劳而变软，弧高不够造成的。
此时应更换新钢板弹簧。
2、钢板弹簧折断车辆行驶时定向跑偏，是钢板弹簧折断的征象之一。
在轮胎气压正常的情况下，将空载的车辆停放在平坦的场地上，若车身向—侧歪斜，则倾斜一侧的钢板弹簧可能断裂。
然后拆卸和分解钢板弹簧总成，用钢丝刷清除钢板表面的泥土和污物，然后仔细检查钢板弹簧片是否出现裂纹货断裂情况。
【期刊名称】《南方农机》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】1页(P33-33)【关键词】钢板弹簧销;车辆行驶;快速诊断;弹簧损坏;吊耳支架;弹簧折断;撞击声;意外事故【作者】邓方贞【作者单位】江西机电职业技术学院【正文语种】中文【中图分类】U464.334.1一、钢板弹簧损坏的快速诊断叠汽式钢板弹簧是车辆上的贵重零件之一，它一旦发生故障或损坏，会影响车辆的行驶和操纵，甚至发生意外事故，所以应当掌握快速诊断钢板弹簧故障的基本要领。
1、钢板弹簧异响若听到车辆在行驶中发生“呱嗒、呱嗒”的金属撞击声，可以停车，将车厢支起，使钢板弹簧处于自由状态，然后用撬棒在钢板弹簧吊耳支架处上下撬动，如果存在明显间隙，说明异响是由于钢板弹簧销、衬套、吊耳支架之间松动，在车辆行驶中相互撞击，引起异响。
若车辆在正常装载条件下，行驶中车架与钢板弹簧之间发生里撞击，在不平的路面行驶异响更大，则异响是因钢板弹簧疲劳而变软，弧高不够造成的。
基于汽车钢板弹簧断裂失效研究
基于汽车钢板弹簧断裂失效研究摘要：汽车是我们日常生活中常见的一个交通工具，为人们出行提供了很多便捷，而钢板弹簧是汽车悬架系统中的重要零件，倘若其出现问题，会对驾驶人员带来一定的影响。
其中致使汽车钢板弹簧断裂失效的原因，也来自方方面面，本文则主要针对弹簧断裂失效的主要形式进行了分析，同时也提出一些可行的改进方法，希望以此来确保钢板弹簧处于有效状态，这不仅可以保障车辆的安全性和可靠性，也可以极大的降低安全事故的发生概率。
关键词：汽车；钢板弹簧；断裂失效；研究前言：社会经济的发展促进了我国汽车行业的发展，而汽车也成为人们生活中不可缺少的一部分。
通常情况下，车辆在正常行驶时，会受到自身震动或者是外部因素的影响，而致使钢板弹簧出现一些问题，其中当应力超过钢板弹簧自身承受能力时，就会出现断裂而失效，这难以保障驾驶人员的生命安全。
因为作者多年从事钢板弹簧的质量检测及失效分析，所以根据自身工作经验提出几点改进方法，希望以此来尽量避免钢板弹簧断裂失效问题的出现，切实保障驾驶人员的生命安全。
1.汽车钢板弹簧断裂失效主要形式1.中心孔失效现阶段，汽车钢板弹簧断裂失效的形式很多，具体从以下进行分析。
第一，中心孔失效，中心孔本身就是钢板弹簧最为脆弱的部分，一旦其失效，就会导致车辆过程中出现诸多问题，严重者还会引发安全事故[1]。
致使中心孔失效的原因，可能是由于螺栓松动，造成弹簧承受的作用力被汇聚到中心孔，也可能是由于其他原因，比如：当中心孔的承受力的表面积变小时，也会致使其产生裂纹，此时的钢板弹簧会失去作用，这会影响到汽车的正常行驶，针对此类问题我们要采取措施进行处理。
1.板簧卷耳失效板簧卷耳失效，也是汽车钢板弹簧断裂失效的一个主要形式，他对驾驶人员所带来的影响也比较大。
汽车在行驶过程中难免会遇到各种摩擦力或者是外力的碰撞作用，导致板簧卷耳处于失效的状态，致使此类问题出现的原因，我们从以下分析：第一点，可能是由于驾驶人员在驾驶过程中因操作不规范，例如急停或快速换挡引起汽车非正常窜动，长期之后会致使板簧卷耳处于失效状态，很难保障车辆运行的平顺性。
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汽车用钢板弹簧失效分析
摘要：钢板弹簧是汽车悬架的重要组成部分，钢板弹簧在汽车行驶中承受交
变应力载荷，其产品质量直接关系到车辆行驶的平顺性及操控稳定性。
汽车钢板
弹簧是汽车悬架应用最为广泛的一种弹性元件,具有可靠性好、结构简单、制作
工艺流程短等优点。
关键词：汽车用；钢板弹簧；失效分析
引言
汽车钢板弹簧由若干片曲率半径不同、长度不同、宽度相同的弹性钢片叠加
而成,在整体上近似等强度的弹性梁,具有减震和导向作用。
钢板弹簧的中部通过
U型螺栓（又称骑马螺栓）固定在车桥上，其作用是通过悬挂的方式连接车架和
车桥。
钢板弹簧裸露在车架与车桥之间，承受车轮对车架的冲击、弯曲和振动载荷，通过吸收车辆动能，将动能转化为弹性势能，从而起到缓冲作用，保证车辆
的平稳性和安全性。
1理化检验
1.1断口宏观分析
断裂位置距离钢板弹簧中心35mm处，从图中可以看到钢板弹簧表面布满喷
丸留下的凹坑。
钢板弹簧的断口形貌，从图中可以看出，断口与钢板弹簧长度方
向垂直，无明显塑性变形，为宏观脆性开裂，断口表面较粗糙，在B区域可以观
察到明显的撕裂棱，根据撕裂棱的方向可知A区域为裂纹源区，钢板弹簧断裂起
源于表面，其余区域（C区）为最终断裂区。
1.2断口微观分析
用扫描电镜观察钢板弹簧断口中的裂纹源区和扩展区的微观形貌，从图中可
以看出该区域为解理断裂，属于微观脆性断裂，在裂纹源区可以观察到二次裂纹。
可以观察到疲劳辉纹，说明扩展区是在力的循环作用下形成的。
将钢板弹簧放到UniMT-12000A/D荧光磁粉探伤机中进行复合磁化，轴向电流为3500A，纵向电流为2000A，磁化2次，磁化时间为1s。
钢板弹簧表面磁粉探伤形貌，从图中可以看到钢板弹簧表面存在多条磁痕，钢板弹簧断口的裂纹源区域A和B处有明显的裂纹存在，说明钢板弹簧在台架试验前表面已有裂纹存在，需要进一步分析裂纹产生的原因。
1.3裂纹微观形貌分析
用OLYMPUSGX53光学显微镜对裂纹形貌和裂纹处的显微组织进行检测。
裂纹靠近钢板弹簧表面和尖端的形貌，从图中可以看出裂纹在试样表面的宽度比内部要大，说明试样从表面开裂，向材料内部扩展。
从图中还可以看出，裂纹尖端较尖锐，但是裂纹的扩展不是沿直线进行。
热处理后裂纹靠近钢板弹簧表面和尖端处的显微组织，从图中可以看出裂纹两侧及尖端未出现脱碳及氧化现象，说明裂纹是在淬火过程中或者淬火后产生的。
采用HR-150A洛氏硬度计测量钢板弹簧硬度，在表面和心部各取3个点，表面硬度平均值为48.2HRC（49.0、47.5、48.1HRC），心部硬度平均值为47.6HRC（48.5、47.3、47.0HRC）。
表面和心部硬度较均匀，均满足技术要求的46~50HRC。
2试验结果
2.1宏观分析
钢板弹簧裂纹起始面及断裂面的宏观形貌。
靠近断口外表面的防护漆层完全剥落，表面锈蚀严重，呈黑褐色，表面存在较多平行于断面的微裂纹，其中，有些位置的微裂纹较密集。
断口锈蚀严重，呈黑褐色，多源起裂，存在较多裂纹扩展形成的疲劳台阶纹，疲劳扩展区约占断面的80%，快速断裂区占20%。
2.2材质分析
将样品表面的腐蚀产物层打磨后，钻取铁屑对基体材质进行分析。
检测结果可知，基体的化学成分符合GB/T1222—2016《弹簧钢》的要求，根据
GB/T228.1—2010要求，从基体中取标准拉伸试样进行拉伸试验，拉伸试样分别
标记为拉伸件1#、拉伸件2#、拉伸件3#。
由表2的检测结果可知，试样的拉伸
性能满足GB/T1222—2016《弹簧钢》的要求。
2.3断口分析
断口形貌记录了金属断裂的全过程，包括裂纹萌生、扩展直至断裂过程中的
各种信息。
断口裂纹存在多点起裂，裂纹源处有多个台阶纹，说明存在应力集中。
裂纹源处存在表面圆滑的腐蚀坑缺陷，疲劳裂纹在腐蚀坑底部萌生并扩展，导致
裂纹源处腐蚀严重，表面被腐蚀产物层覆盖。
为准解理特征，疲劳裂纹扩展区占
断面面积80%以上，为高周疲劳开裂。
为韧窝和撕裂的韧性断裂。
断口外表面形貌，表面被厚厚的腐蚀产物层覆盖，局部存在腐蚀坑及微裂纹，微裂纹纵深扩展，裂纹开口处存在明显的基体腐蚀剥落现象。
2.4非金属夹杂物评定
基体中非金属夹杂物是炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼反应物进入
钢液中形成的，非金属夹杂物的存在一定程度破坏了材料的连续性和完整性，是
有害物质。
根据非金属夹杂物的不同形状及颜色差异，分为A类（硫化物类）、
B类（氧化铝类）、C类（硅酸盐类）、D类（球状氧化物类）、Ds类（单颗粒
球状类）；根据不同种类非金属夹杂物的宽度，分为细系、粗系。
非金属夹杂物
评定级别为0~3级，级别控制越低，说明材料中非金属夹杂物控制越好。
对非金
属夹杂物进行评定，取样位置符合GB/T10561—2005，钢板弹簧中非金属夹杂物
的含量符合60Si2Mn材料的技术要求。
2.5金相分析
对垂直表面微裂纹取样进行观察，在2个位置存在深浅不一的腐蚀坑。
腐蚀
坑表面粗糙，存在腐蚀产物层，深度约为180μm；内壁凹凸不平，腐蚀坑内填充
灰色腐蚀产物；靠近壁部的腐蚀产物相对致密；在外层的腐蚀产物相对疏松，呈
层片状并存在脱离剥落现象。
在腐蚀坑底部，裂纹萌生并向纵深扩展，裂纹开口宽、尾部窄，裂纹内部填充灰色致密腐蚀产物，表明裂纹在扩展过程中两侧基体
同步发生腐蚀。
3分析与讨论
由断口分析可知，钢板弹簧属典型疲劳断裂。
在裂源处有多条台阶条纹，表
明弹簧表面存在应力集中现象。
对钢板弹簧表面进行扫描电镜观察和金相检测结
果表明，弹簧表面存在较多的凹坑;这些凹坑存在就有可能产生应力集中而形成
疲劳源区。
同时金相检测结果也表明疲劳裂纹起始于凹坑底部，并检测到在凹坑
处有微裂纹存在。
金属疲劳裂纹的形成主要是由于在交变载荷应力作用下(通常
为拉应力)，在金属表面产生不均匀的滑移，因此疲劳裂纹常产生在构件的表面，所以构件的表面质量对疲劳强度影响非常很大。
所以表面损伤如刀痕、凹坑、缺
口等，这些缺陷处易产生应力集中，使构件疲劳强度大幅下降。
钢板弹簧在最终
成型之前通常采用喷丸方法来提高构件抗疲劳强度，其作用不仅使表面产生残余
压应力，而且还可以消除表面缺陷，降低缺口应力集中系数。
但当喷丸条件不合
理时，如喷丸过度或在较高的喷丸压力下就可能造成表面损伤，降低构件的抗疲
劳性能。
钢板弹簧断裂的原因为:弹簧受到泥沙和雨水的侵蚀和污染,弹簧钢片之
间存在严重的摩擦,使弹簧表面产生腐蚀凹坑,凹坑底部存在疲劳裂纹,随后在大
应力作用下,弹簧发生断裂。
其他区域为瞬断区,表明钢板弹簧在服役过程中所受
应力较大,断口的性质为典型多源低周高应力疲劳断裂;从断口的微观形貌可知:
在弹簧拉应力表面有多处大小不一致且呈半圆形的凹坑,凹坑底部较光滑,凹坑附
近组织无明显的塑形变形痕迹,表明凹坑为表面腐蚀凹坑,在凹坑的底部可见多条
垂直于表面的裂纹。
弹簧钢片表面有明显的磨损、挤压痕迹,磨损处钢片厚度有
所减薄,说明弹簧钢片之间发生磨损,导致表面漆膜脱落,新鲜的金属光泽暴露在
腐蚀介质中,又因为弹簧表面吸附了水或泥土,使弹簧表面形成了许多腐蚀凹坑。
当腐蚀凹坑的拉应力超过材料的疲劳强度,便会在凹坑的底部萌生疲劳裂纹,最终
发生疲劳断裂。
建议钢板弹簧在服役过程中进行定期维护,在弹簧钢片之间加润
滑剂,在服役过程中尽量杜绝超载现象。
同时采用富锌漆作底漆,加喷面漆,以提
高弹簧表面的耐腐蚀性能。
结语
通过对钢板弹簧断口形貌、显微组织、化学成分、力学性能等进行检测和观察，并结合钢板弹簧生产和测试过程，得出的结论为：1）热处理过程中产生的
淬火裂纹是钢板弹簧在台架疲劳试验中开裂的主要原因；2）原材料存在网状铁素体和晶粒粗大是钢板弹簧淬火时产生开裂的主要原因。
参考文献
[1]汪秀秀,冯继军.商用车钢板弹簧断裂原因分析[J].金属材料与冶金工程,2021(6):8-12.
[2]高文香,高玉周.55CrSi弹簧断裂原因分析[J].失效分析与预
防,2021,16(4):261-265.
[3]柯稳,王会强,田志平,等.50CrVA弹簧钢断裂失效分析[J].热加工工艺,2021,50(8):157-159.。