[发明专利]一种汽车钢板弹簧脱碳层产生工序环节的分析方法

说明书

本发明属于汽车钢板弹簧质量失效分析技术领域，公开了一种汽车钢板弹簧脱碳层产生工序环节的分析方法；包括以下步骤：步骤一：断口观察；步骤二：脱碳层厚度测试：脱碳层厚度测试采用显微硬度法；步骤三：脱碳试验和数据绘制表：将每一个高温处理工序环节脱碳以及每一个高温环节脱碳增量绘制在图表中；步骤四：脱碳环节分析。现有技术通常只针对钢板弹簧进行脱碳分析，无法明确脱碳具体产生的工艺环节；本发明通过钢板弹簧生产工艺全流程关键环节进行脱碳分析，可以归结到具体的生产工序环节，便于生产工艺优化和改进以及责任到人。

技术领域

本发明属于汽车钢板弹簧质量失效分析技术领域，涉及一种汽车钢板弹簧脱碳层产生工序环节的分析方法。

背景技术

疲劳是金属构件在循环载荷或交变载荷作用下长期服役后发生的失效形式。金属构件的疲劳断裂一般分为三个阶段：第一阶段，金属在循环载荷或交变载荷作用下在局部产生疲劳损伤并萌生疲劳裂纹，尤其那表面缺陷或几何应力集中的位置，疲劳裂纹的萌生受表面氧化皮、表面几何形貌和表面力学性能等因素影响较大；第二阶段，裂纹扩展阶段，经过一段时间的扩展以后，构件剩余连接的部分连接面积越来越小，因此载荷也越来越大，裂纹扩展速率也越来越快；第三阶段，外加载荷超过剩余连接部分的断裂载荷，构件会发生失稳而突然断裂。

金属构件的疲劳断裂经常给企业带来巨大损失，尤其是一些关键构件，不但会造成巨大的经济损失，有时还会带来人员伤亡。因此，金属失效的判定是一门非常重要的技术。

板簧是重型汽车悬架系统中的关键部件。车辆悬架系统的主要任务是最大限度地提高轮胎和地面的摩擦，以便提供良好的操控性和舒适性。悬架是弹簧、减震器和连杆构成的系统。如果道路很平，那么就不需要悬架系统了。事实上，大多数道路都不平整，存在这样或那样的缺陷。悬架系统显著影响汽车的某些行为，包括震动特性、舒适性和方向稳定性。如果因路面缺陷会给车轮带来了冲击载荷，那么随后这种载荷会传递给板簧。板簧在应用半主动和被动车辆悬挂系统的重型商用车上有几种重要功能，它们能够承载汽车车身的重量以及汽车运动过程中带来的载荷，它们还能够吸收汽车在不平路面上行驶时产生的震动冲击，同时还会起到导向作用。汽车钢板弹簧的制备工艺，主要包括：下料、钻孔、卷耳、淬火、回火、喷丸、配装、预压、喷漆等工艺环节。板片在热处理后，硬度应达到HRC39～47，凹面进行喷丸处理，以提高使用寿命。板簧在汽车上服役时主要承受弯曲载荷，而且是交变载荷，在长期服役后，其主要失效形式是弯曲疲劳断裂。

脱碳是指钢的含碳量减少的现象称为脱碳。钢的加热温度过高或在高温下停留时间过长时易发生脱碳。有时还伴有严重的表面氧化。出现全脱碳层时组织中已无珠光体存在。仅有部分脱碳层时还保留一部分珠光体。碳钢及低合金钢在临氢高温状态下氢使钢中的Fe3C还原生成甲烷，也使参光体脱碳，亦称氢腐蚀。脱碳后的钢材强度下降并软化。由于钢板弹簧的疲劳寿命与材料的强度密切相关，而且几乎呈线性关系，即材料强度越高，相同载荷条件下，疲劳寿命越高。因此，如果发生严重脱碳会极大地降低材料的疲劳寿命。

然而，现在遇到的难题是，钢板弹簧发生脱碳以后，它很容易在脱碳严重的位置发生弯曲疲劳断裂，需要分析脱碳是在哪个工艺环节发生的。因为钢板弹簧一般是由热轧扁钢制造出来的，在实际的钢板弹簧制造工艺里面，还有多个环节涉及高温热处理，并且没有惰性气体保护，这意味着很多个高温环节都对钢板弹簧的脱碳有贡献。因此，分析钢板弹簧严重脱碳发生在哪一个环节最为重要。它对责任的判断和工艺的改进都具有重要的指导意义。

发明内容

为了判定钢板弹簧严重脱碳出现的位置，本发明提供了一种钢板弹簧脱碳层产生位置的分析方法，提供了一种图表判定法，通过一些简单的试验建立图表，从而通过查表可以帮助分析钢板弹簧严重脱碳发生的工序环节。该方法简单实用，对钢板弹簧生产和失效责任判定均有重要的帮助和指导意义。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：