弹簧是一个重要的基本部件，主要用于缓冲、减震、储能、连接和传递力和扭矩。Cr17Ni7Al钢弹簧在使用中断裂，本文分析了断裂的原因。断裂弹簧的截面相对平坦，可分为明显的两部分：白色、平坦、明显的凸台；灰色、粗糙、边缘特征明显。对断面的放大观察发现，断面有明显的疲劳弧，疲劳弧中心指向底凸台，可初步判断疲劳源位于底凸台附近，从弹簧内侧向外延伸。断裂弹簧及其断口的宏观形状如图1所示。
断裂弹簧的化学成分见表1。从表1可以看出，弹簧的化学成分符合要求GB/T1220——2007中OCr17Ni7Al钢的要求。
扫描电镜分析
用丙酮超声波清洗断口，然后放在扫描电镜下观察。断口形状见图2。断面分为三部分：开裂区、开裂扩展区和快速断裂区。开裂源于凸台底部弹簧内侧的长条形凹坑。凹坑可能是由残渣脱落引起的。裂纹扩展区可以观察到与扩展方向相对应的疲劳带，具有明显的疲劳特征。韧性特征可以在快速断裂区观察到。
金相和能谱分析
根据抛光和腐蚀观察，在截面附近没有发现明显的冶金缺陷，组织为回火马氏体，与远离截面的显微组织没有明显区别，也没有发现表面脱碳现象，如图3所示。对缺口进行能谱分析，发现硅和铝的氧化物。能谱分析结果见图4。
疲劳是承受交变载荷的运动部件最常见的失效形式之一。弹簧是承受交变载荷的典型部件。断裂弹簧断面有明显的疲劳弧，这是典型的疲劳断裂特征。疲劳弧膨胀的反向指向内径侧凸台附近，相对平坦，外径壁附近粗糙，边缘线明显向外壁膨胀。根据上述特点，可以初步确定弹簧断裂为疲劳断裂，裂纹起源于弹簧内径的凸起。
微观分析发现，截面可分为三个区域：疲劳源区域的裂纹扩展区域和快速撕裂区域。裂纹起源于凸台内径壁附近的长条形凹坑，以坑两侧的端点为起点，沿两个方向向向外壁扩展。能谱分析沿凹坑剖面取样，结果表明凹坑对应的部位有硅和铝氧化物，因此可以得出结论，间隙可能是由残渣脱落引起的。裂纹扩展区有明显的疲劳带，这是疲劳断裂的特征，对应于宏观外观。断裂凸台由两个裂纹起点的扩展和交叉引起。
抛光状态下，断口附近其他部位无明显冶金缺陷，显微组织为回火马氏体，与远离断口的组织无明显差异，弹簧显微组织正常。
失效的OCr17Ni7Al钢弹簧断裂为疲劳断裂，疲劳源区为弹簧表面附近的夹渣。弹簧主要由夹渣的存在引起，在交替载荷的作用下导致疲劳断裂。使用过程中，弹簧承受交替载荷，表面质量对其疲劳性能有显著影响。建议提高钢的冶金质量，避免夹渣。
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