規格為D28×0.3的波形墊圈，墊圈的材料為60Si2Mn，表面氧化處理。墊圈安裝時發生斷裂。

13.8.1  試驗過程與結果

   故障墊圈整個已斷裂成幾段，墊圈斷裂部位均為墊圈的波峰和波谷部分，各斷口均無明顯塑性變形，呈脆性斷裂特征，見圖13-65。

圖13-65斷裂墊圈宏觀形貌

掃描電鏡微觀形貌觀察：裂紋起源于墊圈近表層，由外向內擴展，形成沿晶斷裂，瞬斷區有少量的剪切唇，并有少量韌窩，見圖13-66、圖1-67、圖13-68。

掃描電鏡能譜分析：對斷口能譜分析結果，未發現有害致脆元素。

圖13-66 墊圈斷口形貌

圖13-67  沿晶斷裂和韌窩形貌

圖13-68 剪切韌窩形貌

對斷裂墊圈進行維氏硬度檢測，檢測結果依據GB/T 1172-1999標準轉化成洛氏硬度，檢測結果：

檢測值580～586 HV5；轉換檢測值為51.1～52.5 HRC。

墊圈的實際硬度大部分超出了JB/T 7590-2005標準要求（標準值要求45～52HRC）。

顯微組織檢查，斷裂墊圈的顯微組織為回火屈氏體，表層無脫碳，見圖13-69。

圖13-69  回火屈氏體組織

13.8.2  分析與討論

波形墊圈安裝時處于壓平狀態，波形墊圈壓平時的受力情況為波峰面受壓應力，而另一面（波谷面）受拉應力。在拉應力作用下波谷面處容易成為裂源區，如果裂紋產生，裂紋在拉應力作用下就會快速擴展，使波形墊圈發生斷裂。

裂紋源區周圍無明顯加工缺陷，斷口平齊呈沿晶斷裂，晶粒輪廓清晰，混合有撕裂棱和韌窩，無腐蝕產物和塑性變形。這些特征表明波形墊圈斷裂為沿晶脆性斷裂。

墊圈的實際硬度超過要求的上限規定，導致脆性增加，由于墊圈硬度偏高出現了脆性斷裂。硬度超高的原因可能是回火溫度偏低或回火時間過短。

墊圈硬度高于51.0HRC,而該墊圈未經電鍍處理，斷口未發現有害致脆元素，也無脆性相析出。說明墊圈沿晶脆性斷裂與墊圈的硬度偏高有關,硬度高又與熱處理工藝不當有關。

13.8.3  結論與啟示

（1）墊圈的熱處理工藝不當，造成墊圈的實際硬度超出技術要求，導致墊圈脆性斷裂。

（2）制定合適的熱處理工藝，將墊圈硬度控制在要求范圍內，提高其使用可靠性，避免脆性斷裂。

（3）采用合適的硬度測試方法，避免因硬度測試方法不當得到不對的硬度值而改變熱處理生產工藝。因為，該波形墊圈產品標準中規定硬度要求為45～52HRC，而查閱硬度試驗標準，發現GB/T230.1-2009《金屬材料洛氏硬度試驗方法》中規定HRC可測試試樣的最小厚度約為0.96mm（按52.0HRC計算）。另外，GB/T4340.1-2009《金屬材料維氏硬度試驗方法》中規定HV5可測試試樣的最小厚度約為0.2 mm（按52.0HRC計算）, HV10可測試試樣的最小厚度約為0.25 mm（按52.0HRC計算）。波形墊圈的名義厚度僅為0.3 mm，所以如果用HRC進行測量明顯不符合硬度試驗標準要求。零件厚度不足而被施加載荷相對很大，導致零件過度變形，必然使其檢測的硬度值遠低于零件的實際硬度，合理的硬度試驗方法是選用HV5或更小載荷對零件硬度進行測定。