合金彈簧鋼中的非金屬夾雜物、表面缺陷和脫碳層是影響彈簧使用壽命的主要因素。資料表明，閥門彈簧因表層下非金屬夾雜物引起的失效占40%;表面缺陷和脫碳層引起的失效占30%。

非金屬夾雜物

鋼中非金屬夾雜物主要是在冶煉過程中產(chǎn)生的Al2O3和TiN夾雜物。它們對疲勞性能的影響一方面取決于夾雜物的類型、數(shù)量、尺寸、形狀和分布;另一方面受鋼基體組織和性質(zhì)制約，與基體結(jié)合力弱的尺寸大的脆性夾雜物和球狀不變形夾雜物的危害最大。而且，鋼的強度水平愈高，夾雜物對疲勞極限的有害影響也愈顯著[2]。

表面缺陷

表面質(zhì)量問題主要分三類：一是明顯的軋制缺陷、折迭和耳子缺陷以及部分劃傷翹皮，主要由于軋鋼設備陳舊、精整設施落后和孔型設計調(diào)整不到位引起的。另外坯料表面磨修不當，產(chǎn)生尖角棱子及凹坑劃傷，經(jīng)軋制后也形成折迭缺陷;二是表面裂紋，它在鋼材表面呈縱向連續(xù)或斷續(xù)分布，主要是由于坯料殘存的裂紋和皮下缺陷引起的，軋制應力及冷卻不當也會產(chǎn)生表面裂紋;三是表面劃傷及翹皮，這與工裝條件及操作不當有關(guān)，在打包、運輸過程中也會產(chǎn)生擦傷。它們的存在必然是材料產(chǎn)生失效的起源點，易直接導致材料斷裂。但對于局部較小的凹坑、劃傷、疤皮、麻點等缺陷，人們一般不太重視，它們的存在有的雖是標準允許的，不會成為失效的主因，但它們存在的區(qū)域肯定是材料的薄弱部位，在材料整體塑性不好時它們也會成為開裂的突破口。由于在失效時小缺陷已受到破壞或取樣時未檢驗到具體部位，所以失效分析中往往忽略了這一因素。在某特鋼廠64起投訴中表面質(zhì)量問題占到總數(shù)的31%。

脫碳層

脫碳是彈簧鋼材常見的表面缺陷，對彈簧的使用性能有顯著影響。所謂脫碳是指彈簧鋼在加熱過程中或熱處理時，鋼材表面在爐內(nèi)氣氛作用下全部或部分脫碳，造成鋼材表面的碳含量比內(nèi)部減少的現(xiàn)象。彈簧鋼材表面脫碳0.1mm就會使其疲勞極限顯著下降[3]。而且，隨著鋼材表面脫碳層深度增加，疲勞壽命顯著下降。特別是鋼材表面脫碳層出現(xiàn)鐵素體可降低疲勞極限50%。由于脫碳，彈簧的表面硬度下降，在交變應力作用下容易產(chǎn)生裂紋，使彈簧過早疲勞失效。另外，表面層不同部位淬火時膨脹系數(shù)不同，引起應力集中，致使部件全脫碳層與部分脫碳層之間的過渡區(qū)產(chǎn)生微裂紋，這些可見的或不可見的微裂紋成為應力集中區(qū)，并作為裂紋繼續(xù)發(fā)展的起源，引起彈簧的失效或斷裂。