汽车座椅是将成员与车身联系在一起的重要内饰部件，它直接影响到整车的舒适性和安全性。在发生碰撞时，座椅作为安全部件在被动保护中起决定性作用的组成部分，它可以在事故发生时最大限度的减轻对驾驶员和乘员造成的伤害。

某款乘用车在对座椅进行冲击试验时，其中一个连接销发生断裂。本文通过各种试验方法对断裂连接销进行综合分析，以确定其断裂失效原因。

1.理化检验及结果

（1）断裂特征观察

断裂连接销宏观形貌见图1、图2，断面与连接轴向垂直、起伏不平，断口凹陷部分灰暗、无金属光泽，边缘部分在冲击试验时受到破坏，轴向可见明显塑性变形。

（2）化学成分分析

对断裂连接销取样，采用直读光谱仪对其进行化学成分分析，结果见附表。

断裂连接销化学成分（质量分数）表   （%）

从上表检测结果可以看出，断裂连接销化学成分符合要求。

（3）金相组织观察

将断裂连接销径向切开，经过镶嵌、磨抛、腐蚀后，用金相显微镜对其进行组织观察，断裂连接销表面和芯部为均匀的回火索氏体组织，见图3、图4。

（4）断口SEM观察

采用扫描电镜对断裂连接销断面进行观察，其形貌见图5、图6。

试样边缘未被破坏位置断口形貌见图5，表面较为光滑且有裂纹的时冲击试验造成开裂的表面处理金属层，该层一下是典型的拉伸韧窝断口；靠近芯部断口形貌见图6，同样是拉伸韧窝断口，属于正常断裂形式，未见明显的夹杂物或空洞等材料缺陷的裂纹源。

2.故障再现验证

从图1中可以看到，断裂连接销断口在冲击试验时大部分遭到破坏，未找到裂纹起始位置及产生原因，重新取连接销装配与冲击试验相同工况进行故障再现试验。再现试验后连接销宏观形貌见图7，该连接销发生较大的弯曲，单位断裂。

对再现试验连接销凹槽处进行草庙电镜观察时，发现有沿外缘面的裂纹，将其放大观察，为典型的韧窝断口，与断裂连接断口形貌一致，见图8、图9。将零件沿轴线切割，对凹槽处剖面观察，图纸要求凹槽处倒角R0.2mm，此处机械加工明显不规范，见图10。

3.分析与讨论

从故障再现中弯曲连接销的检测可以看出，虽然此连接没有发生断裂，但是在凹槽外缘圆周方向已产生了裂纹，从图9中观察到萌生的裂纹形貌与断裂连接销的断口形貌一致，均为韧窝断口。

在对凹槽轴向剖面观察中看到尖锐的倒角，接卸加工不当导致此处应力集中，裂纹由此倒角处萌生、并开始扩展直至断裂。文献中研究了缺口腿肚对冲击某低合金钢冲击的影响，缺口越尖锐，参与塑性变形的材料体积越小，得到的冲击功越低。

综合以上分析，断裂和变形的连接销失效原因是一致的，未局部发生明显塑性变形的延性断裂。延性断裂通常反映未过载断裂，即零件所承受的真实力超过了危险截面处的强度所造成的断裂。连接销凹槽位置由于机械加工不当产生应力集中，在外力作用下裂纹便在凹槽边缘位置萌生、扩展并最总断裂，即设计强度不够和局部应力集中导致连接销断裂。

4.结语

（1）断裂连接销断口是典型的韧窝断口，设计强度不够和局部应力集中是造成断裂的主要原因；

（2）新品试验零件的失效分析，应首先从设计角度入手，零件合理的尺寸及形状设计、合适的选材及热处理方式、必要的力学性能试验分析可以有效遏制零件失效。

作者：梅丹伟、任利珍，湖北中航精机科技有限公司；曹传亮，华中科技大学材料学院；卢柳林，东风汽车有限公司商用车技术中心

来源：《金属加工（热加工）》杂志