压簧是一种常用的金属材料制品，主要应用于电子、计算机、五金、玩具乃至国防工业等领域。在工作过程中，金属压簧主要承受轴向压力，当压簧受到外加载荷时，压簧便会产生收缩变形。由于压簧大多通过线成型螺旋几何形状，故其强化较平面工件要困难得多，抗疲劳断裂的稳定性相对较差，压簧在使用过程中常常发生断裂。

某公司生产的φ0.5 mm金属压簧，制造工艺为卷簧→热处理→端部加工→表面处理(电镀锌)，该金属压簧在使用一段时间后发生断裂。笔者通过宏观观察、化学成分分析、拉伸性能测试、断口微观形貌分析、疲劳测试等方法，对金属压簧的断裂原因进行了分析，为改进生产工艺、提高产品质量提供参考。

在一定程度上，这种现象是法官基于其理性进行风险规避的必然结果。在处理侵犯集体财产权的案件时，法官可能面临以下风险：(1)由于无直接依据可资援引，法官需要造法裁判，但农民与法官之间紧张的信任关系容易引发强烈的质疑和反弹；(2)造法裁判意味着法官要主动审查政府的相关涉农政策，大多数情况下要面对行政力量的干扰，可能造成司法权与行政权的直接冲突；(3)由于推行办案质量终身负责制和错案责任倒查问责制等，法官判决越多则风险越高。法官也是风险规避者，自然很难采取积极能动的审判姿态。因此，立法需要明确有关的具体规则，使法官更少地依赖自由裁量和能动司法，更多地依据法律规定进行裁判。

社会环境的变化使摄影技术在人民群众的生活中被广泛接触和使用，不再局限于少数人的圈子。群众摄影不仅能够培养人民群众的审美能力和艺术感知，还推进了人民群众精神生活的多样化发展。县文化馆是本县当地人民群众文化活动的中心场所，笔者在县文化馆从事多年摄影工作，不仅记录了县文化馆文化宣传教育和文娱生活的点滴，还在本县推广摄影知识，极力将摄影普及到人民群众的日常生活中去。[1]本文结合多年来的摄影工作经验，主要从以下两方面对群众文化摄影的社会时尚引导力的提升进行探讨。

1 理化检验

1.1 宏观观察

断裂φ0.5 mm金属压簧结构如图1所示,其尺寸符合GB/T 1239.2-2009《冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件 第2部分:压缩簧》的要求。

  

图1 断裂金属压簧结构示意图Fig.1 Structure schematic diagram of the fractured metal pressure spring

可见断口主要分为4个区域，即：A区，主要表现为沿晶断裂特征；B区，主要表现为韧窝特征和氧化；C区，主要表现为滑移特征；D区，主要表现为韧窝特征和滑移。

  

图2 金属压簧断裂前和断裂后的宏观形貌Fig.2 Macroscopic morphology of the metal pressure spring before and after fracture

1.2 化学成分分析

为了准确分析断裂原因，对图3各区域进行局部放大观察，如图4所示。

由压簧的断裂失效理论可知，压簧的失效主要包括断裂失效(如脆性断裂失效、疲劳断裂失效、腐蚀疲劳、应力腐蚀断裂以及氢脆等)和弹力失效(如松弛、变形等)[3-5] 。欲准确分析金属压簧的断裂失效原因，就必须对金属压簧的断口形貌特征及其性能进行研究。

 

表1 金属压簧的化学成分(质量分数)Tab.1 Chemical compositions of the metal pressure spring(mass fraction) %

  

项目CSiMnPS实测值0．720．200．440．010．01标准值0．69～0．760．15～0．350．30～0．60≤0．03≤0．03

1.3 拉伸性能测试

为了进一步确定金属压簧断裂原因，对该压簧采取去氢处理措施，在200 ℃下保温2 h，并对去氢处理后和未去氢处理的金属压簧分别在相同的条件下进行疲劳测试。疲劳测试结果见表2,可见去氢处理的金属压簧疲劳循环次数可达3×104次以上，而未去氢处理的金属压簧疲劳循环次数要少很多，说明去氢处理能够有效延缓压簧的疲劳断裂。由此说明该金属压簧断裂是由氢脆引起的。

由图4a)可见,A区域能观察到放射状条纹，断口微观形貌呈细颗粒状，呈典型的沿晶断裂特征。其原因主要是镀锌钢丝组织内部沿晶界析出连续或不连续的网状脆性相，在外力的作用下，这些网状脆性相将直接承受载荷，很容易破碎形成裂纹并使裂纹沿晶界扩展，造成试样沿晶断裂[1-2]。由图4b)可见,B区域呈纤维状，微观形态呈蜂窝状，断裂面是由一些细小的韧窝组成，并且B区域呈现出氧化的特征，其形成原因主要是B区距弹簧边缘断口较近，与空气中的氧发生作用而氧化。由图4c)可见,C区域显微组织中晶体的一部分沿一定晶面和晶向发生相对移动，产生滑移现象。由图4d)可见,D区域断口中含有大量的韧窝，且出现了大量滑移现象。其形成原因可能是A区域发生沿晶断裂，产生应力，从而影响D区域的断裂特征。

1.4 断口微观形貌分析

由于断裂总是发生在材料强度最薄弱的地方，为了准确分析该φ0.5 mm金属压簧的断裂原因，采用FEI-650型扫描电镜(SEM)对其进行断口微观形貌的分析，图3为试样断口的SEM低倍形貌。

模拟金属压簧正常使用时的受力方式加载载荷，直至压簧断裂。金属压簧断裂前和断裂后的形貌对比如图2所示。

试验用金属压簧材料为72A，采用光谱仪分析试验所用的0.5 mm金属压簧的化学成分，结果见表1。可见其化学成分符合GB/T 4357-2009《碳素弹簧钢丝》的要求。

  

图3 金属压簧断口SEM低倍形貌Fig.3 SEM morphology of fracture of the metal pressure spring at low magnification

  

图4 金属压簧断口各区域放大SEM形貌Fig.4 Magnified SEM morphology of each region of the metal pressure spring:a) region A; b) region B; c) region C; d) region D

615 Quality of life of inpatients with lung cancer and related influencing factors

1.5 疲劳测试

对同批次未断裂φ0.5 mm金属压簧进行拉伸性能测试。采用TLY-W5000N弹簧拉压试验机测试5件金属压簧的抗拉强度，结果分别为2 072，2 123，2 085，2 098，2 108 MPa,平均值为2 097.2 MPa。GB/T 1239.2-2009要求金属压簧的抗拉强度应为2 200～2 470 MPa，因此该金属压簧所用材料的抗拉强度偏低，不符合标准要求。

 

表2 金属压簧疲劳测试结果Tab.2 Fatigue test results of the metal pressure springs 次

  

试样疲劳循环次数实测值平均值未处理10624，11235，1285911573去氢处理31520，32686，3197232059

2 分析与讨论

现分别对未掺加微胶囊的相似试件(Q1)，微胶囊掺量8%粒径200 μm的相似试件(Q2)和在最大抗压强度的60%时预压损伤后在室温下修复7 d的相似试件(Q3)的应力-应变曲线(图 7 )进行分析。

由SEM断口微观形貌分析可知，该金属压簧断口主要分为3个区域：分别是沿晶断裂区、韧窝区、滑移区。这些区域也从侧面表明压簧在发生断裂的过程中经历了原始断裂阶段、快速扩展阶段以及终断阶段。通过对金属压簧断口的观察，可以确定裂纹的起源为沿晶断裂区，根据SEM断口微观形貌晶粒的大小及变形方向可知：裂纹首先在压簧的表面脆弱区产生，进而裂纹源扩展最终导致断裂[6]。裂纹源产生原因主要有3个方面：①材料本身的原因，压簧材料中含有杂质元素，如锗、锑、碲等Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ族元素，容易在晶界处产生偏聚现象，从而造成晶界局部弱化，大大增加产生裂纹的可能性；②试样所处的环境介质，如压簧使用的工作环境中含有SO2，HCl等气体，或者在高温高压状态下工作，均会造成表面过早腐蚀引起断裂，缩短压簧的使用寿命；③是压簧生产工艺的原因，由于压簧在生产的过程中，经过了热处理、电镀锌、喷丸处理等工艺，其中的每个环节都会对断裂产生影响，如热处理时回火时间不够，容易造成压簧组织中存在淬火残余应力，从而使压簧在工作使用过程中形成裂纹源，或者在电镀锌工艺过程中，压簧组织中吸入过多的氢，而这些氢原子在位错、晶界等位置更易积聚形成氢分子，不仅会引起晶格扭曲和组织内应力，而且高含量的氢会和组织中的马氏体相互作用，大大增加微裂纹产生的倾向，最终造成工件在使用过程中断裂。

观察组患者临床疗效为95.56%（43/45），高于对照组患者73.33%（33/45），差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

对于该断裂φ0.5 mm金属压簧而言，其主要应用在玩具配件中，金属压簧工作环境相对较好，且金属压簧材料经化学成分分析后符合标准要求，故材料和工作介质造成压簧断裂的可能性很小，该金属压簧断裂主要由工艺引起。该φ0.5 mm压簧采用了电镀锌工艺，在电镀的过程中会吸入大量氢，产生氢脆现象，压簧在使用过程中其表面容易形成脆化裂纹，在后续的使用过程中，稍施加应力就造成了脆化裂纹前沿应力集中，导致压簧瞬时整体断裂。

3 结论及建议

该φ0.5 mm金属压簧裂纹源产生于压簧表面脆弱区，随着裂纹扩展最终断裂，其断裂是由于电镀工艺过程中吸入氢产生氢脆开裂导致的。

建议通过采取去氢处理，如电镀改为碱性配比电镀、改用适合小弹簧的电镀槽等措施，避免压簧断裂的再次发生。

参考文献：

[1] 胡鹏, 江仲佶,祁学军. 汽油发动机气门弹簧断裂失效分析[J]. 理化检验(物理分册),2017,53(7):507-509.

[2] 崔影,蒋雪江. 钢丝绳失效过程及延长其使用寿命原理分析[J]. 金属制品,2014,43(6):13-17.

[3] 闫亚萍,陈秀华,汪海. 含孔复合材料厚板渐进失效分析[J]. 科学技术与工程,2015,15(6):32-37.

[4] 陈叶青,吴欢,茅晔辉,等. 往复耐久试验中办公椅构件断裂失效分析[J]. 理化检验(物理分册),2017,53(1):42-45.

[5] 张亮,薛松柏,韩宗杰,等. 细间距器件无铅焊点力学性能和断口形貌分析[J]. 焊接学报,2008,29(9):35-38.

[6] 陈连生,沈永革,宋进英,等. 40Mn钢链片断裂原因分析及改进措施[J]. 金属热处理,2013,56(4):115-119.