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1、測試背景

 

汽車下擺臂在超強壞路試驗中發(fā)生斷裂，路試里程：2.6PH1(相當于37440km)?？蛻羲蜋z失效樣品進行檢測分析，以期找出失效原因。

 

2、樣品信息

 

下擺臂基體材質(zhì)為SAPH440，表面處理為電泳處理。

 

圖1 斷裂下擺臂圖片

 

3、試驗方案

 

4、測試結(jié)果分析

 

4.1 | 宏觀形貌觀察

 

 

斷裂位置位于大軸套筒與側(cè)壁連接處，裂紋源位于側(cè)壁外翻邊邊緣（A區(qū)域），該區(qū)域銹蝕較嚴重，可觀察到貝殼紋，為疲勞斷裂特征；B區(qū)域銹蝕相對較輕，為擴展區(qū)；C區(qū)域較為新鮮，無銹蝕現(xiàn)象，為瞬斷區(qū)。

 

4.2| 微觀形貌觀察

 

裂紋源A區(qū)域表面磨損嚴重，裂紋源位置可觀察到明顯裂紋；擴展區(qū)B區(qū)域，磨損也較嚴重，可觀察明顯的擴展臺階；瞬斷區(qū)C區(qū)域可觀察到一些撕裂韌窩，為韌性斷裂。

圖3 下擺臂斷口微觀形貌圖

 

4.3 | 拋光態(tài)形貌觀察及成分分析

 

從裂紋源位置下0.2mm處的切片照片可觀察到一條裂紋，裂紋內(nèi)物質(zhì)成分C、O含量較高，疑似含有表面電泳層成分，說明該處裂紋在電泳前已存在；擺臂基體中并無較大的氣孔或夾雜物存在。

圖4 拋光態(tài)形貌圖

 

4.4|金相組織分析    (裂紋源A位置) 

 

a區(qū)域可觀察到明顯的流線，晶粒變形明顯，推測該裂紋位置可能為毛刺在機加工過程中被壓致側(cè)邊；擺臂上邊緣處組織（b區(qū)域）與基體組織存在明顯差異，其組織為索氏體＋鐵素體，逐漸過渡為鐵素體＋珠光體，推測邊緣位置可能受熱，如切割或加工熱影響；擺臂基體（C區(qū)域）組織為細小的鐵素體＋少量片層狀珠光體。

圖5 腐蝕態(tài)形貌圖

 

4.5 | 化學成分測試

 

斷裂下擺臂的基體化學成分符合SAPH440的規(guī)格要求。

表2 下擺臂成分結(jié)果表

 

4.6 | 硬度測試

 

下擺臂邊緣（位置1）硬度遠高于基體（位置2）硬度。

 

表3 下擺臂硬度結(jié)果表

 

備注：所給硬度值均為三點測量結(jié)果之平均值

圖6 下擺臂硬度測試位置示意圖

 

5、分析討論

 

1.下擺臂樣品為疲勞斷裂，裂紋源位于大軸套筒外翻邊邊緣。

 

2.下擺臂邊緣處組織與基體組織存在明顯差異，其組織為索氏體+鐵素體，逐漸過渡為鐵素體+珠光體，邊緣處硬度也遠高于基體，推測邊緣位置可能受熱，如切割或機加工熱影響。

 

3.下擺臂樣品裂紋源下方截面金相可觀察到明顯的晶粒流線，說明該位置為頂端毛刺在加工過程中被壓向側(cè)邊。

 

4.下擺臂樣品基體中并無較大的氣孔或夾雜物存在，化學成分符合SAPH440的規(guī)格要求。

 

6、結(jié)論

 

下擺臂樣品在加工過程中外翻邊的毛刺被壓入側(cè)邊，形成一條縫隙。在車載試驗過程中的交變應力作用下，在縫隙位置形成應力集中，進而產(chǎn)生裂紋并不斷擴展，最終導致斷裂。

 

7、改善建議

 

建議供應商加強汽車下擺臂電泳前品質(zhì)管控，改善生產(chǎn)加工工藝，減少表面毛刺、翻邊等缺陷的產(chǎn)生。