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标题:
请教：弹簧脆断的原因？
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作者:
风和日丽
时间:
2007-7-2 22:37
标题:
请教：弹簧脆断的原因？
有熟悉镀镉工艺请指教 我在工作中遇到一Ⅱa材料在绕制成弹簧后,经270度左右的去应力回火热处理后,进行镀镉,镀镉完成后已经做过除氢处理，弹簧放置半年后，在装配过程中发现有较多的弹簧发生了断裂,在对断口进行能谱分析时发现在断口有镉元素，且弹簧内圈有微裂纹存在，裂纹口及其内部有熔融的的镉珠，对此判断为
镉脆
,但是我们对这种故障模拟试验进行复现，总是无法实现，所以有人怀疑不是镉脆，甚至怀疑微裂纹是在镀镉前就有了的，或者说对这种故障还没有找到真正产生的原因，因此无法杜绝以后的故障再次发生。
2 }1 T7 f8 `5 ?
请问：这种现象到底是什么？什么原因造成的？以后该怎么杜绝故障的发生？
作者:
williswon
时间:
2007-7-4 08:48
我的分析如下
因本人对镉元素的物理化学性质不是很了解,只是给出一个思路)
/ c" o& F' q% x; W
1.断口能谱分析,发现有镉元素.有以下可能性:
. R8 ^4 I( g' r4 b
a.一般来说,重金属的自然扩散是微乎其微,可以忽略,因此在这种前提下,断口中发现有镉元素,说明在电镀前已经有裂纹存在,电镀时镉进入到裂纹当中.
1 w* a8 c4 e) K: E! s9 u+ T
b.镉是一种低熔点的金属,金属的自然扩散较强烈,不可忽略.在这种前提下,由于镉元素的自然渗入而引起的"镉脆"现象.
3 y+ ]9 o. |1 b, I3 }, X
2.还需对断口作进一步分析,找出裂纹源所在.再次能谱分析有没有"氧"的出现.若出现氧的踪迹,则说明弹簧在绕制时,裂纹已经产生,其后的去应力回火过程中由于氧化而使氧在裂纹处残留.
2 _2 G( [" b$ J
3.若无"氧"出现,则应再次回到"氢脆"的问题上来,需分析去氢的效果,以及镀层镉在去氢过程中发生的变化,以及镉元素对析氢的影响.
作者:
James28
时间:
2007-7-4 10:56
断裂模式 断裂原因及影响因素
( l, m8 v; ?+ [8 |/ M7 E# _
表面缺陷 a. 表面裂纹
9 i2 i- m' L) W
（1）材料缺陷
9 s( \ ]% h/ @$ A& E
内部缺陷 a. 粗大夹杂
$ T: M! x& j& {- d
1.脆性断裂 b. 层状结构
8 t2 ~$ u$ h0 J) W7 ^
a. 成形不当
7 s3 R" l7 q& R, |6 C4 C! V
b. 机加工不当
8 T8 W& A2 @3 w5 L3 H: J# I0 |+ k5 I3 {
（2）制造及热处理方法不当 c. 组织不正常
* v e4 a/ P! ]* k7 d: J- B
d. 过热或过烧
0 \! J4 Y9 z7 Y% o+ g8 G
e. 淬火裂纹
8 d) i# \( r4 i) Q
f. 电镀不当
4 s P. }5 S: s; W( l6 C
g. 其它工艺不当（如除氢不尽）
/ Y! V+ `3 y0 G% B# V) A. c
a. 化学成分不当
' b; R5 V6 j2 E1 k2 r
b. 魏氏组织
. f5 M: y* _0 k2 S
c. 表面缺口
! V8 s2 l2 r4 Q& h: Q3 w
d. 横向微裂纹
* X2 H, P& h! |
（1）材料缺陷 e. 小孔
% F8 e: T/ N+ _* T; ^
f. 皱皮
2 b7 d6 Y v1 _+ _
g. 折迭
" Q/ l0 L% ]; o! o' U/ H/ ~
h. 麻坑
! |6 a2 Q- e1 n! w- ]& f
i. 分层
$ c+ D# k4 M1 N; U' K1 f
2.疲劳断裂 j. 皮下碳化物
4 Q" r6 b& q3 x* A* q: w4 n1 ]( w
a. 弹簧指数和硬度配合不当
9 P1 W0 E- n5 A* b
（2）设计不当 b. 截面尺寸小
/ z& j+ ], e6 _ r- I- c
c. 转速过高，应力循环快
* Z6 S( K! q4 d3 |) `
（3）制造工艺不当 a. 拉拔过度引起撕裂
: s8 p; O$ q2 I; M/ T& K" z
b. 工具伤痕
% N, A5 O* z/ b# l
c. 尖锐弯曲
) C9 p. n1 R, g# p
d. 绕簧刻痕或裂纹
8 B _- q* M- h" x
e. 焊接缺陷
' p% L; W; ?9 K& Y4 _3 b7 Z" L8 w
f. 表面脱碳
, Y) b+ G1 K1 @8 W6 m
g. 酸洗电镀除氢不尽
/ A) q, d: Y g6 t% G1 A* x
h. 表面喷丸不当
Y5 H" q3 O4 U' F# N9 B# X# v
i. 店触点、加热过热、电弧坑
% Y( {6 K& ^, g$ y! X4 w! r# p0 y
（4）维护操作不当 a. 冲击载荷频繁
) j- C: w0 `3 W6 _4 q/ ]
b. 载荷偏心
1 ^( ` _" |5 P% ^8 O' w7 Z. T! j
c. 过载
/ }6 [+ T& e* h& L( {% s: n& P% J
d. 腐蚀、微振腐蚀
9 P0 q3 K( z8 i! Q2 @# P3 v2 s1 [
e. 温度过高或过低
" ^% |* Y; Z i2 z7 o3 O
f. 磨损
作者:
风和日丽
时间:
2007-7-7 18:15
标题:
回复 #2 williswon 的帖子
非常感谢您的指点！有专家是怀疑先有裂纹再镀镉的，但是没有证据，我还是不明白，请教：
* F9 R9 D% @* y" Q
1.钢丝在绕制弹簧时是在空气中的，肯定有氧存在。是先有氧再有裂纹的，还是先有裂纹再有裂纹源中的氧？查裂纹源中的氧能怎么证明裂纹是氧造成的？是钢丝表面缺陷造成局部富氧吗？大概是哪种缺陷造成的？若镀镉后因为镉脆产生裂纹，能谱分析裂纹中不是还会查出氧来？怎么证明这个氧是镀镉前就使裂纹产生而躲在裂纹源中的？
# N7 Y( L4 x& c' V3 \$ Z
2.该弹簧是0.6mm的Ⅱa钢丝绕制的，弹簧内径4mm，裂纹是在弹簧内圈产生的，我认为若弹簧在绕制过程就产生裂纹，那么弹簧则无法绕制成型，也不太可能裂纹全在内圈啊，也有可能钢丝一周都会产生裂纹。
0 N2 t7 ^4 m M
3.若是氢脆，能否通过加大电流密度，或多次返工，长时间滞留电解槽中达到复现的效果？因为我们做过多次试验，怎么折腾都无法造成弹簧再次断裂。
9 f0 w/ k8 U; R% }; S
一直想知道故障原因，并再次复现故障，不知该如何做好。
; x6 N1 Q4 s; `3 x' `
以上问题请详细明示为盼！
作者:
xcy721626
时间:
2007-7-7 19:55
镉脆的断口应该主要表现为沿晶，楼主既然连能谱都做了，想必应该清楚断口形貌。如果不是沿晶断口，那应该把精力放到镀镉前去。
: L; \4 @, o! e8 j5 @
理论上，你的裂纹仅出现在内圈，该部位并不是残余拉应力的最大部位，不管是镉脆还是氢脆，都没理由仅出现在内圈表面。特别是镉脆，拉应力的存在是形成的一个要素。
! @: U# u! @5 C/ n. O- b
关于断口面检测氧是否存在，个人持保留态度，就算是未污染的样品，经清洗后在能谱下都能做出一定的氧含量。
作者:
czcxq0408
时间:
2007-7-7 20:20
断裂的根源主要来自材料缺陷、残余应力过大及硬度过高三个方面，电镀过程中对有关参数的控制可一定程度上降低其脆断率，防止脆断的最有效方法是镀前二次回火热处理或抛丸
作者:
风和日丽
时间:
2007-7-9 21:03
感谢大家的指点！模拟试验还在进行中，若有结果，一定与大家交流！
作者:
zilong1127
时间:
2007-7-10 16:03
一个小小的钢制弹簧 也这么大学问阿
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因本人对镉元素的物理化学性质不是很了解,只是给出一个思路)/ c" o& F' q% x; W