碟形弹簧在成品件静压试验后出现裂纹，裂纹是沿径向分布的，且裂纹率高达30％。经了解断裂弹簧的材质为：60Si2MnA，工艺路线为：下料→热冲型（700～750℃）→车内、外园→磨平面→热成型（800～850℃／10min）→热处理→喷砂→静压（12h）→磷化（60～70℃）、酸洗→静压试验（24h）。

1试验分析

为找出产生裂纹的主要原因，分析静压试验后有裂纹的碟形弹簧、热处理前的碟形弹簧、热处理后的碟形弹簧，并做没有磷化、酸洗的碟形弹簧24小时静压试验。根据要求，取试样：一个有裂纹的碟形弹簧成品件，其宏观形貌见图1，一个热冲形后未经热处理的碟形弹簧金相试块（试样2）；一个热处理后的金相试块（试样3）。在保护好断口不受污染的条件下，在断裂的蝶形弹簧上切取试样，用于断口分析、金相组织分析、硬度检验和化学成分分析，其取样部位见图1。

试样编号：1-1、1-2为断口试样及金相试样；1-3为化学成分和硬度检验试样。试样2为金相试样。试样3为金相试样。

1.1化学分析

在断裂的弹簧上取样1-3，做化学成分分析，分析结果（质量分数，％）见表1。

1.2硬度检验

在断裂的弹簧上切取的试样1-3做硬度检验，其结果：HRC平均值为48.5（凹、凸面）。合格硬度值范围为HRC39.5～48.5。

1.3金相组织检验

在断裂的弹簧上切取的试样1-1和试样1-2做金相组织检验，检验结果：

试样1-1夹杂物：A型（硫化物）细2.0级；B型（氧化物）细1.0级。金相组织：回火屈氏体，带状严重。

试样1-2夹杂物：A型（硫化物）细2.0级；B型（氧化物）细1.0级。金相组织：回屈氏体，带状严重。

试样2夹杂物：A型（硫化物）细1.5级；B型（氧化物）细1.0级。金相组织：珠光体＋铁素体，有轻微带状（图2）。凹表面有不均匀的全脱碳层，其深度为0.08mm左右（图3）；凸表面没有全脱碳层，但有轻微脱碳，其深度为0.05～0.08mm。

试样3夹杂物：A型（硫化物）细2.5级；B型（氧化物）细1.5级。金相组织：回火屈氏体，严重带状组织（图4）。凹凸表面都有不均匀的全脱碳层，其尺寸为0.04～0.06mm。

1.4扫描电镜分析

在蝶形弹簧裂纹处切取试样1-1、试样1-2，经超声波清洗，其宏观断口裂纹源处及扩展区平整，颜色发灰，瞬断区为层状断口，无宏观变形（图5）。用扫描电镜观察试样1-1、试样1-2断口，高倍观察两个试样裂纹源均在弹簧外圆周厚度中间位置（图6），源区为沿晶＋准解理断裂（图7），并有二次裂纹，晶界上除基体元素外没有发现其它杂质元素；两个试样在外圆周面和凹面均有分布不均匀的解理面（图8，9）。

2分析与讨论

试样化学成分实测值符合标准要求。

硬度检验：试样硬度值符合要求，但偏于上限。

硫化物细小且较多，有部分硫化物在下料热冲形时被切断，在碟簧内外圆表面形成类似于V型开口缺陷。

金相组织：热处理前组织为珠光体＋铁素体，略呈带状；热处理后组织为回火屈氏体，呈严重的带状组织分布。

裂纹起始部位的断口微观形貌特征为沿晶＋准解理，并有二次裂纹，晶界上除基体元素外没有发现其它杂质元素，有氢致延迟开裂的特征。外圆周面和凹面均有分布不均的解理面，是因为碟形弹簧存在不均匀的脱碳层所至。

碟形弹簧经过酸洗，将发生酸水溶液与金属铁的电化学反应，该反应是一个析氢过程，析出的氢原子在结合成分子之前很容易浸入碟形弹簧内部，浸入碟形弹簧内部的氢原子在应力作用下将向高应力区扩散，致使碟形弹簧发生氢致延迟开裂。

静压试验时，根据碟形弹簧的结构特点及应力分布图得知，碟簧凹面的外圆周上受力最大。

对热处理后、磷化前的碟簧试样进行24h静压，没有发现裂纹。除氢处理是避免氢致开裂的有效措施。

3结语碟形弹簧裂纹件的失效形式为氢脆，属于氢致延迟断裂。建议蝶形弹簧酸洗后，及时对其进行除氢处理。