弹簧锥形垫圈开裂原因分析

李树岭　王亚伟　朱元元　邱华深

摘 要：某装配厂检查人员在整车库存存放处巡视时发现，在2014-01装配的一台拖拉机前轮辐板上，与8.8级螺栓相配的弹簧锥形垫圈一个碎裂，另一个开裂（1个前轮上装有6个弹簧锥形垫圈）。之后检查了2014-04的库存车辆，但未发现弹簧锥形垫圈开裂的情况。为了找出其开裂的原因，避免同类事件再次发生，专门分析了已经失效的弹簧锥形垫圈。

关键词：弹簧锥形垫圈；化学成分；开裂原因；金属零件

中图分类号：TH136 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.140

1 宏观观察

图1箭头所指处为弹簧锥形垫圈装配部位。检查人员在巡视过程中发现，一个弹簧锥形垫圈（编为1#）开裂成4片，另一个（编为2#）轻微开裂，如图2所示。1#零件断口呈灰白色，晶粒细小，未发现有明显的原始缺陷，2#零件裂纹断口的颜色也为灰白色，晶粒细小，未发现有明显的原始缺陷。

2 化学成分

在同台车上拆卸另外两个未被损坏的弹簧锥形垫圈，分别编为3#、4#，将2014-04装车后未发现问题的弹簧锥形垫圈编为5#、6#，对1#、5#零件进行化学成分分析，检测结果如表1所示。

3 硬度、金相观察

检测断裂的1#、2#弹簧锥形垫圈和未断的3#、4#、5#、6#弹簧锥形垫圈的硬度、金相，结果如表2所示。

4 分析讨论

经过分析可知：①1#、5#弹簧锥形垫圈的材料为65Mn钢，符合GB/T 94.1—2008《弹性垫圈技术条件弹簧锥形垫圈》标准的要求。②通过电子显微镜观察发现，1#、2#开裂弹簧锥形垫圈断口的开裂源和心部均为沿晶脆性断口。这说明，垫圈的整体脆性比较大。③弹簧锥形垫圈采用达克罗工艺处理其表面。达克罗处理工序为除油、除锈、涂覆、烧结、冷却。这个过程避免了垫圈被氢脆的可能。④金属零件的沿晶断裂主要包括热脆、低温脆、铜脆、回火脆、氢脆、应力腐蚀致脆和液态金属致脆等。从弹簧锥形垫圈的装配情况来看，可以排除热脆、低温脆、铜脆、应力腐蚀致脆、液态金属和氢脆致脆等原因。由此可以推断，断裂的弹簧锥形垫圈产生沿晶断裂是回火脆造成的。由弹簧锥形垫圈的硬度可以推断其脆断是由第一类回火脆性造成的。

5 结论

弹簧锥形垫圈开裂是第一类回火脆性造成的。

6 解决措施

要想有效解决弹簧锥形垫圈开裂的问题，可采取以下3种措施：①检查、更换与断裂零件同批次已装车的弹簧锥形垫圈；②调整弹簧锥形垫圈的热处理工艺，避免第一类回火脆性情况的再次发生；③弹垫类零件在装车前应进行扭转试验，确定零件的韧性，避免同类问题再次发生。

参考文献

[1]胡世炎.机械失效分析手册[M].成都：四川科学技术出版社，1999.

[2]张栋，钟培道，陶春虎，等.失效分析[M].北京：国防工业出版社，2004.

[3]胡传炘.表面热处理手册[M].北京：北京工业大学出版社，2004.

〔编辑：白洁〕