1、测试背景

汽车下摆臂在超强坏路试验中发生断裂，路试里程：2.6PH1(相当于37440km)。客户送检失效样品进行检测分析，以期找出失效原因。

2、样品信息

下摆臂基体材质为SAPH440，表面处理为电泳处理。

图1 断裂下摆臂图片

3、试验方案

4、测试结果分析

4.1 | 宏观形貌观察

断裂位置位于大轴套筒与侧壁连接处，裂纹源位于侧壁外翻边边缘（A区域），该区域锈蚀较严重，可观察到贝壳纹，为疲劳断裂特征；B区域锈蚀相对较轻，为扩展区；C区域较为新鲜，无锈蚀现象，为瞬断区。

4.2| 微观形貌观察

裂纹源A区域表面磨损严重，裂纹源位置可观察到明显裂纹；扩展区B区域，磨损也较严重，可观察明显的扩展台阶；瞬断区C区域可观察到一些撕裂韧窝，为韧性断裂。

图3 下摆臂断口微观形貌图

4.3 | 抛光态形貌观察及成分分析

从裂纹源位置下0.2mm处的切片照片可观察到一条裂纹，裂纹内物质成分C、O含量较高，疑似含有表面电泳层成分，说明该处裂纹在电泳前已存在；摆臂基体中并无较大的气孔或夹杂物存在。

图4 抛光态形貌图

4.4|金相组织分析    (裂纹源A位置) 

a区域可观察到明显的流线，晶粒变形明显，推测该裂纹位置可能为毛刺在机加工过程中被压致侧边；摆臂上边缘处组织（b区域）与基体组织存在明显差异，其组织为索氏体＋铁素体，逐渐过渡为铁素体＋珠光体，推测边缘位置可能受热，如切割或加工热影响；摆臂基体（C区域）组织为细小的铁素体＋少量片层状珠光体。

图5 腐蚀态形貌图

4.5 | 化学成分测试

断裂下摆臂的基体化学成分符合SAPH440的规格要求。

表2 下摆臂成分结果表

4.6 | 硬度测试

下摆臂边缘（位置1）硬度远高于基体（位置2）硬度。

表3 下摆臂硬度结果表

备注：所给硬度值均为三点测量结果之平均值

图6 下摆臂硬度测试位置示意图

5、分析讨论

1.下摆臂样品为疲劳断裂，裂纹源位于大轴套筒外翻边边缘。

2.下摆臂边缘处组织与基体组织存在明显差异，其组织为索氏体+铁素体，逐渐过渡为铁素体+珠光体，边缘处硬度也远高于基体，推测边缘位置可能受热，如切割或机加工热影响。

3.下摆臂样品裂纹源下方截面金相可观察到明显的晶粒流线，说明该位置为顶端毛刺在加工过程中被压向侧边。

4.下摆臂样品基体中并无较大的气孔或夹杂物存在，化学成分符合SAPH440的规格要求。

6、结论

下摆臂样品在加工过程中外翻边的毛刺被压入侧边，形成一条缝隙。在车载试验过程中的交变应力作用下，在缝隙位置形成应力集中，进而产生裂纹并不断扩展，最终导致断裂。

7、改善建议

建议供应商加强汽车下摆臂电泳前品质管控，改善生产加工工艺，减少表面毛刺、翻边等缺陷的产生。