一.测试背景

汽车前下摆臂球头总成在路试车上断裂，路试工况较恶劣，断裂路段为鹅卵石路，断裂公里数约6000公里。针对这种失效情况，客户送检断裂摆臂球头样品进行测试分析，以期找出失效原因。

摆臂球头规定材质为SCM435，热处理工艺为淬火（冷却油）+回火。断裂位于球头最窄位置附近，用于穿过螺栓，具体图片如图1所示。

二.测试方案

三.测试结果

3.1宏观形貌观察：                   

球头侧面存在一定腐蚀，圆弧位置可看到明显的机加工刀纹，粗糙度结果见下页；断裂位置靠近圆弧最窄处，可观察到对称两个裂纹源和扩展区；扩展区面积差异较大，说明球头受力不均，面积大的一侧为主裂纹源，小的一侧为次裂纹源，下面主要针对主裂纹源分析；裂纹源附近侧面有明显的刀纹&缺损，扩展区可观察到贝壳纹，是典型的疲劳断裂。具体宏观形貌见图2。 

3.2表面粗糙度：

根据图纸要求，球头表面粗糙度管控为Ra1.6。实际测试结果显示，侧面位置 （A位置）面粗糙度为0.85μm，圆弧位置（B位置）面粗糙度为1.30μm，均符合图纸设计。但考虑到装夹异常，圆弧位置有可能产生应力集中，进而成为薄弱环节，建议适当管控。具体结果见图3。

3.3微观形貌观察：

裂纹源位置存在明显的刀纹&缺损，表面存在一定氧化，成分无明显异常；扩展区断裂时磨损严重，可见少量疲劳辉纹；瞬断区可见韧窝，为韧性断裂。具体形貌见图4，成分结果见表1。

3.4抛光态&腐蚀态形貌观察：

球头截面宏观金相显示，材料均匀性较佳；球头芯部抛光态显示，材料无明显气孔与异常夹杂；表面与芯部组织均为保持马氏体位相的回火索氏体，表面无脱碳等异常。具体形貌见图5。 

3.5化学成分测试:

参照JIS G 4053-2016，摆臂球头材料符合SCM435成分标准。具体成分结果见表2。

3.6硬度测试：

摆臂球头表面和芯部硬度无明显差异。测试结果见表3。

四.结论

汽车前下摆臂球头总成理想装配时，易断裂位置位于根部，但实际断裂位置位于球头圆弧底部。断面扩展区面积差异较大，故推测球头与固定侧装配不良（如上部装配紧，下部装配松），致使圆弧位置额外受力且受力不均，在外表面刀纹&缺损处引起应力集中产生裂纹，在交变应力作用下导致疲劳断裂。

五.改善建议

提高球头表面质量，改善装配工艺，避免装配不良产生的断裂异常。