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1、測試背景

汽車下擺臂在超強壞路試驗中發生斷裂，路試里程：2.6PH1(相當于37440km)。客戶送檢失效樣品進行檢測分析，以期找出失效原因。

2、樣品信息

下擺臂基體材質為SAPH440，表面處理為電泳處理。

圖1 斷裂下擺臂圖片

3、試驗方案

4、測試結果分析

4.1 | 宏觀形貌觀察

斷裂位置位于大軸套筒與側壁連接處，裂紋源位于側壁外翻邊邊緣（A區域），該區域銹蝕較嚴重，可觀察到貝殼紋，為疲勞斷裂特征；B區域銹蝕相對較輕，為擴展區；C區域較為新鮮，無銹蝕現象，為瞬斷區。

4.2| 微觀形貌觀察

裂紋源A區域表面磨損嚴重，裂紋源位置可觀察到明顯裂紋；擴展區B區域，磨損也較嚴重，可觀察明顯的擴展臺階；瞬斷區C區域可觀察到一些撕裂韌窩，為韌性斷裂。

圖3 下擺臂斷口微觀形貌圖

4.3 | 拋光態形貌觀察及成分分析

從裂紋源位置下0.2mm處的切片照片可觀察到一條裂紋，裂紋內物質成分C、O含量較高，疑似含有表面電泳層成分，說明該處裂紋在電泳前已存在；擺臂基體中并無較大的氣孔或夾雜物存在。

圖4 拋光態形貌圖

4.4|金相組織分析    (裂紋源A位置) 

a區域可觀察到明顯的流線，晶粒變形明顯，推測該裂紋位置可能為毛刺在機加工過程中被壓致側邊；擺臂上邊緣處組織（b區域）與基體組織存在明顯差異，其組織為索氏體＋鐵素體，逐漸過渡為鐵素體＋珠光體，推測邊緣位置可能受熱，如切割或加工熱影響；擺臂基體（C區域）組織為細小的鐵素體＋少量片層狀珠光體。

圖5 腐蝕態形貌圖

4.5 | 化學成分測試

斷裂下擺臂的基體化學成分符合SAPH440的規格要求。

表2 下擺臂成分結果表

4.6 | 硬度測試

下擺臂邊緣（位置1）硬度遠高于基體（位置2）硬度。

表3 下擺臂硬度結果表

備注：所給硬度值均為三點測量結果之平均值

圖6 下擺臂硬度測試位置示意圖

5、分析討論

1.下擺臂樣品為疲勞斷裂，裂紋源位于大軸套筒外翻邊邊緣。

2.下擺臂邊緣處組織與基體組織存在明顯差異，其組織為索氏體+鐵素體，逐漸過渡為鐵素體+珠光體，邊緣處硬度也遠高于基體，推測邊緣位置可能受熱，如切割或機加工熱影響。

3.下擺臂樣品裂紋源下方截面金相可觀察到明顯的晶粒流線，說明該位置為頂端毛刺在加工過程中被壓向側邊。

4.下擺臂樣品基體中并無較大的氣孔或夾雜物存在，化學成分符合SAPH440的規格要求。

6、結論

下擺臂樣品在加工過程中外翻邊的毛刺被壓入側邊，形成一條縫隙。在車載試驗過程中的交變應力作用下，在縫隙位置形成應力集中，進而產生裂紋并不斷擴展，最終導致斷裂。

7、改善建議

建議供應商加強汽車下擺臂電泳前品質管控，改善生產加工工藝，減少表面毛刺、翻邊等缺陷的產生。