钢板弹簧失效分析数据库经验总结钢板弹簧提前失效是商用车常见的故障，顾客抱怨和索赔所占比重较大，严重影响公司的声誉和经济利益。

为维护公司声誉和对产品的分析改进，失效分析具有重要意义！钢板弹簧的失效分析没有技术标准可参考，依据的多是行业内各供应商自己积累的经验。

加上主机厂替换后的失效件退回周期长，断口锈蚀磨损严重不清晰，商用车在使用中负载和路况情况复杂，给失效分析带来一定困难。

因此，失效分析很难给予明确的定性结论，也很难得到顾客认可。

鉴于以上两点，失效分析操作者的经验尤为重要！实验中心从16年至18年5月钢板弹簧失效分析共做75份191件，历经四人的工作经历，在钢板弹簧失效分析方面，积累了一定的经验，从中找到了一些规律性的失效模式。

有必要对钢板弹簧失效分析做经验总结和建立数据库，成为公司的技术数据，为公司生产和质量改进、顾客反索赔提供技术依据。

通过统计和分析，对钢板弹簧失效件断口分为如下几种特征：一、从断口来划分：分为断口齐整和断口不齐整（呈锯齿状或高低不平）两种。

从统计看，装车返回的失效件多为断口齐整情况，约占90%；台架疲劳试验件断口多为断口不齐整情况。

分析其原因，笔者认为：装车返回失效件受力状态基本为常温交替疲劳循环，其表现为穿晶断裂，断口齐整；而台架疲劳试验受力状态为受力时间集中，连续受高应力且工作温度高（一般工件可达150-250℃），受力产生的疲劳裂纹沿晶界结合力弱的部位扩展，也就是说台架疲劳试验受力状态为非常温交替疲劳循环，其表现为非穿晶断裂，断口不齐整。

二、从疲劳源来划分：分为一点；两点或三点；多点或台阶纹。

1、一点：断口多为有一点疲劳源，约占65%。

一点在板簧边缘左侧或右侧R角附近最多，在中间部位的少。

2、两点或三点：约占20%，分散分布。

3、多点或台阶纹：约占15%，集中分布，在断口上可看到高低不平平行分布的台阶纹。

三、从断口形成的纹理来划分：这是本数据库经验总结的重要部分，因为不同的受力情况会导致断口形成不同纹理，对于成分、金相、硬度对断口形貌的影响因素很小，可作为相同的理想状态不做分析。

本文做统计和分析主要对此做总结。

在总结前，对几个术语做说明：1、疲劳：材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。

2、低周疲劳和高周疲劳是可以放在一起讨论的概念。

据循环周次来判定，一般总周次大于10的5次方为高周疲劳，小于10 的4次方为低周疲劳，但一般认为10的2次方到10的5次方为低周疲劳。

对于板簧断裂失效件尤其退回件而言，真正的失效疲劳次数无从知道，因此低周疲劳和高周疲劳只是相比较而言。

高周疲劳一般在部件受到较小的交变应力时发生，疲劳寿命较长。

由于失效持续时间较长，因此断口纹理明显。

低周疲劳一般在构件受到较高应力或者由于存在应力集中区域，局部应力超过材料的屈服极限，形成较大的塑性区，在交变应力作用下，塑性区极易产生宏观裂纹，裂纹主要在塑性区扩展。

由于失效持续时间较短，因此断口纹理不明显。

3、从191件失效样件分析看，其组织金相能够达到4级（较粗的回火屈氏体）以上的很少；大多数组织为5级有少量的贝氏体或6级有少量铁素体出现。

硬度要求在HRC44-48之间，绝大数硬度偏低2-4HRC。

从分析看，硬度和金相对疲劳寿命有影响，但对断口形貌的影响可忽略不计不做分析。

见附件表一：序号断口纹理特征典型照片金相组织和硬度产生机理失效性质约占比重（%）来自191件数据1 贝壳纹（线）明显报告编号：SYS/SX-2017-19 1#件：回火屈氏体+贝氏体+铁素体，6级硬度HRC44-46SYS/SX-2017-31 5#件：四分之一和次表面：较粗的回火屈氏体，4级；心部5级。

硬度HRC41-43.5SYS/SX-2017-11 6#件：较粗回火屈氏体4级，硬度HRC43.5-45.5疲劳寿命长，属高周疲劳，形成受力小，工作频次低典型疲劳断裂，正常工作状态20.9% 疲劳源疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区贝壳线人字纹贝壳线裂纹扩展区瞬间断裂区贝壳线裂纹扩展区瞬间断裂区疲劳源1疲劳源24/ 92 人字纹明显SYS/SX-2017-26 6#件：心部和四分之一：回火屈氏体+贝氏体+铁素体，6级；次表面4级。

硬度HRC44.6-46.3SYS/SX-2018-002 1#件：中等细致的回火屈氏体，2级；硬度HRC45.9-46.8SYS/SX-2018-012 3#件：较粗的回火屈氏体，4级；硬度HRC44.3-45.1疲劳寿命较长，属高周疲劳，形成受力小，工作频次低，但不如贝壳纹的好。

疲劳断裂，基本正常工作状态34.6%疲劳源人字纹瞬间断裂区裂纹扩展区疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区疲劳源人字纹人字纹裂纹扩展区瞬间断裂区5/ 93 人字纹模糊不明显，断口光滑SYS/SX-2018-009 5#件：中等细致的回火屈氏体，2级；硬度HRC43.7-44.5SYS/SX-2017-001 4#件：回火屈氏体+少量贝氏体，5级；硬度HRC41-41.5SYS/SX-2017-013 3#件四分之一和次表面：较粗的回火屈氏体，4级，心部5级；硬度HRC43-44.5疲劳寿命较短，属低周疲劳，形成受力大，因失效快没有充分时间形成明显纹理。

非疲劳断裂，工作状况差，承受载荷大23.6%疲劳源裂纹扩展区1#疲劳源2#疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区瞬间断裂区6/ 94 疲劳源处台阶纹SYS/SX-2017-008 1#件：中等细致的回火屈氏体，2级；硬度HRC44-46SYS/SX-2017-12-1 4#件：较粗回火屈氏体4级，硬度HRC44-46.5SYS/SX-2018-010 2#件：回火屈氏体+贝氏体+铁素体，6级；硬度HRC39.5-42.6板簧抛丸面表面质量差，凹坑较集中造成多处疲劳源裂纹几乎同时扩展与表面质量差有关：多处疲劳源向中心扩展彼此扩展的纹理阻碍，因此在一些区域难以形成贝壳线或人字纹10%瞬间断裂区裂纹扩展区疲劳源：台阶纹5处疲劳源台阶纹5处台阶纹3处裂纹扩展区瞬间断裂区台阶纹状疲劳源7处裂纹扩展区瞬间断裂区7/ 95 中心孔断裂报告编号：2016-026 1#件：回火屈氏体+贝氏体5级；硬度HRC42.5-44SYS/SX-2017-33 1#件：2级；硬度HRC44.2-45.4疲劳源产生于板簧上表面中心孔倒角处与平直段装配不紧导致中心孔受到力有关3.1%6 其它SYS/SX-2017-10 2#件：较粗的回火屈氏体，4级；硬度HRC45.5-47SYS/SX-2018-11 1#件：中等细致的回火屈氏体，2级；硬度HRC44.9-45.8SYS/SX-2017-35-1 1#件：中等细致的回火屈氏体，2级硬度HRC47.2-49.1断口高低不平，纹理乱无规律非疲劳断裂，过载或受力复杂除受到垂直力外还受到侧应力7.8%1#疲劳源2#疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区2#疲劳源1#疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区疲劳源裂纹扩展区瞬间断裂区统计数据分类：总结分析：（产生机理和失效性质见附表一）1、贝壳线和人字纹明显两种类型基本属于典型疲劳断裂，两者占到55.5%；其它四种类型基本属于非正常疲劳断裂占44.5%。

2、假如在相同工作条件下，板簧疲劳寿命从贝壳线明显人字纹明显人字纹模糊不明显逐渐降低。

3、从分析总结看，疲劳源呈台阶纹的板簧与板簧抛丸面表面质量有关，疲劳源产生于较集中的凹坑形成台阶纹。

4、中心孔断裂与板簧平直段未夹紧有关；其它断口高低不平，纹理乱无规律，过载或受力复杂除受到垂直力外还受到侧应力等扭转力。

实验中心 2018-6-139/ 9。