后桥纵臂断裂失效分析

第36卷增刊Vol.36Sup. 2011年9月HEAT TREATMENT OF METALS September2011

后桥纵臂断裂失效分析

倪娟丽，黄艳灵，高朝乾，刘强，马芳武，赵福全

（吉利汽车研究院，浙江萧山311228）

摘要：采用断口分析、化学成分分析、拉伸试验、X射线探伤和显微组织检验等方法对某汽车后桥纵臂的断裂进行了失效分析，判断断裂时效的主要原因是样件焊接质量差及基材材质不合格，建议严格把控焊接质量及原材料的品质。

关键词：后桥纵臂；断裂；金相组织检验；化学成分分析；X射线探伤

中图分类号:TG142.4文献标志码：A

Fracture failure analysis of vertical arm of rear axle

NI Juan-li,HUANG Yan-ling,GAO Chao-qian,LIU Qiang,MA Fang-wu,ZHAO Fu-quan

(Geely Automoblie Research Institute,Xiaoshan Zhejiang311228,China)

Abstract:The failure analysis for fracture on vertical arm of rear axle was carried by inspection of fracture,examination of microstructure and macrostructure,tensile test,X-ray detection and analysis of chemical composition.The main causation of fracture was that the welding quality and the chemical composition of the substrate were not qualified.It is suggested that the welding technology and the quality of raw material should be strictly standardized,supervised and controlled.

Key words:vertical arm of rear axle；fracture,microstructure examination；analysis of chemical composition；X-ray detection

汽车纵臂连接后桥、制动器及减震器，后桥起承载车身的作用，制动器连接车轮，减震器缓冲平衡汽车行驶过程中的颠簸，保证车辆的操稳性。工作中，纵臂承受扭转力矩及弯曲应力作用，因而常常也伴随有失效问题。

某试验车在一万公里耐久试验过程中，车辆行驶至里程7672km﹙强化坏路7672km﹚时，后桥纵臂发生断裂，图1所示为该车后桥焊接总成，箭头指向断裂的一侧。图2为后桥纵臂焊接总成，箭头指向裂纹处。此件采用SAPH400(Q/BQB310-2009[1])钢板，加工工艺为：拉伸—切边—翻边—焊接(采用气体保护焊，焊材ER50-6/1.0；电压：25-30V；电流：180-220A；气体流量：15-20L/min；送丝速度：45-55cm/min)。

本文就断裂样品进行失效分析,判断其断裂的原因，并提出改进措施。

图1后桥焊接总成图2后桥纵臂

Fig.1Rear axle Fig.2Vertical arm of rear axle

1检测分析

1.1断口检测

图3所示后桥右后纵臂的断裂部位，照片显示裂纹沿着焊缝的地方开裂。沿蓝色区域取样，得到图4，可以看出，沿裂纹边缘有很多焊瘤存在，见图中箭头指向。由于图4中黄色区域部位裂纹尖锐，并且距离制动器安装支架与纵臂的焊接部位及右后纵臂上下板焊接部位最近，故推测此处为断裂源。将该样品清洗后，进行

收稿日期：2011-06-25

作者简介：倪娟丽(1984-)，女，材料工程师，主要从事金属材料分析工作，E-mail：juanlini@。

增刊倪娟丽，等：后桥纵臂断裂失效分析123

扫描观察。

图5~6为断口的低倍形貌，图中箭头指向为裂纹、孔洞、裂纹源。从宏观分析裂纹，断裂是从焊缝焊趾处产生的，断面始处平坦，肉眼可见部分疲劳纹路；断面有锈蚀现象，且焊接处随处可见较多的焊瘤，焊缝粗糙不平整且可见孔洞类缺陷。

图3断裂部位图4断裂部位的一侧

Fig.3Fracture zone Fig.4Parts of fracture zone

图5断口低倍形貌，箭头指向裂纹、孔洞、裂纹源

Fig.5SEM micrographs of the fracture,showing crack,holes,crack source

图6断口低倍形貌，箭头指向裂纹、孔洞、裂纹源

Fig.6SEM micrographs of the fracture,showing crack,holes,crack source

图7为裂纹源处低倍断裂形貌，照片显示，此处有微裂纹及准解理特征。对图7中蓝色区域放大得到图8，从图8可以看出，裂纹间隙有球状氧化物产生，如图中箭头指向。由于此种氧化物在常温下是无法形成的，推

图7裂纹源处低倍形貌图8裂纹源处高倍形貌

Fig.7Morphology of the crack source at low magnification Fig.8Morphology of the crack source at high magnification

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测此氧化物是钢板在熔炼脱氧过程中脱氧不完全造成的氧化物夹杂，或者是在焊接时形成的，从而推测在焊接的同时此处可能已存在微裂纹。

图9为断面的部分形貌，断面有明显的疲劳纹理，箭头指向疲劳裂纹源。图10为终断区形貌，具有准解理特征。

图9疲劳裂纹形貌

图10终断区形貌

Fig.9Morphology of fatigue fracture Fig.10Morphology of the final fracture region

1.2成分检测

采用SPECTRO MAXx 直读光谱仪（ICP-OES ）对基体材料的化学成分进行了分析，检测结果见表2。将所测结果与标准规定值进行对比分析，发现基体材料的铝含量偏低，不符合标准要求，因而从化学成分含量的角度判定此材料不符合材料定义要求。

表1基体材料（SAPH400）的化学成分（wt%)

Table1Chemical composition of the substrate (SAPH400)（wt%)

化学成分C Si Mn P S Al 检测值0.170.160.390.0100.0170.005标准值

≤0.21≤0.30≤1.40≤0.030≤0.025≥0.010Q/BQB 310-2009判断结果

OK

OK

OK

OK

OK

NG

1.3力学性能检测

采用CMT5605拉力机对基材样品进行了拉伸试验，其应力应变曲线如图11所示，由图得出其力学性能参数见表4，数据显示，其抗拉强度、屈服强度都符合标准Q/BQB 310-2009中的的规定，而断后延伸率偏低，这是由于钢板在经过冲压成型后存在加工硬化而导致其塑性降低[2]。

图11基材应力-应变曲线

Fig.11Tensile stress-strain curve of substrate