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符合上述标准的弹簧的有效应力集中系数近似为1.0，表面加工系数β为0.4；尺寸系数ε为0.87；弹簧经过喷丸处理，其强化系数?q为1.4。考虑上述影响系数可以求得疲劳强度缩减因子Kf为0.4872。
2.4.3 疲劳寿命估算
有本文所建立的计算模型计算出最大载荷和最小载荷下的应力，进而求得弹簧的疲劳寿命分布，见图11。其疲劳危险点在第一支撑圈外侧，其疲劳寿命为629万次，疲劳寿命大于300万次满足设计要求。
图11 弹簧寿命图
2.5 小结：
（1）弹簧的最大应力发生在第1圈外侧为719.8MPa，小于弹簧材料的的强度极限1176MPa满足设计要求。
（2）弹簧的五阶振动，最小固有频率为9.234Hz，该值远大于车辆激振频率(2～7Hz)，故弹簧不会发生共振。
（3）通过分析影响弹簧疲劳寿命的因素，从而对弹簧材料的S-N曲线进行估算,用实测的载荷进行弹簧疲劳寿命分析，得出弹簧危险部位发生在第2工作圈内侧, 疲劳寿命为629万次，大于弹簧设计要求的300万次，满足设计要求。
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3 影响弹簧疲劳寿命的因素分析
3.1 弹簧疲劳寿命影响因素的理论分析
弹簧是在较高的应力下工作，材料表面受力最大，弹簧材料的综合性能和材料的表面质量，直接影响到弹簧的质量、疲劳性能和疲劳(使用)寿命。
弹簧的疲劳断裂往往是从某一微小的表面缺陷开始，在交变载荷作用下逐渐出现一个微细裂纹，然后通过裂纹扩展直至断裂。疲劳是一种逐渐的、局部的、永久性的结构变化。这种变化是弹簧在最大应力值小于材料的屈服强度，并在承受交变应力的条件下发生的。细小裂纹经过一定的应力循环次数后便导致疲劳断裂[7]。
3.2 弹簧疲劳寿命影响因素
弹簧的疲劳是一种局部性质的破坏，这种破坏往往沿着弹簧材料强度最薄弱的部位开始，然后扩展到整个截面的破坏。因此，弹簧的几何形状、截面的不连续性、材料的表面状态及组织结构的均匀性等是决定弹簧疲劳性能好坏的关键因素[1)。弹簧的受力条件等对疲劳性能也有重要影响。
表3 疲劳强度影响因素表 序号 1 2 3 4 5 影响因素 化学成分(C, Si, Mn, Cr, V, P, S, Ni, W等) 非金属夹杂物 有害气体含量([H], [O], [N]等) 力学性能(屈服强度?s、抗拉强度?b,断面收缩率w、延伸率s) 其它冶金缺陷(一般疏松、中心疏松、中心偏析、一般偏析(锭型,冒口、斑点状)、缩孔、裂纹、分层、自点、气泡、夹杂、夹渣等。 表面状况（裂纹、细裂纹、伤痕、折叠发纹、氧化皮、结疤、表面脱碳、椭圆度等。） 尺寸形状（螺距均匀性、端圈间隙、外形尺寸等。） 热处理质量（金相组织、硬度、晶粒度大小等。） 6 7 8 3.2.1 表面状态对疲劳强度的影响
弹簧在试验或工作时，最大应力多发生在弹簧材料的表层，所以，弹簧的表面状态对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、微裂纹、疵
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点、伤痕、划痕、脱碳等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
3.2.2 表面质量对疲劳强度的影响
由于疲劳裂纹一般是从表面开始的，所以材料的表面质量对疲劳性能的影响十分显著。表面越光洁疲劳强度越高。为提高弹簧的使用寿命(疲劳寿命)，要求弹簧表面不应有裂纹、折叠、斑疤、伤痕、刻痕、锈蚀等缺陷，并尽可能使表面粗糙度更细。提高钢的抗拉强度能相应地提高其疲劳强度，特别是抛光和磨削条件下，这种趋势更为明显。如表面质量差(如热轧、锻造表面)，当抗拉强度增加到一定数值(1275MPa)以上时，其疲劳强度反而出现下降的趋势。弹簧材料表面愈光滑(粗糙度愈小)，应力集中就愈小，疲劳强度也就愈高。随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。
3.2.3 表面脱碳对疲劳强度的影响
弹簧生产过程中由于加热卷制和加热淬火等加热过程中炉温过高或加热时间过长以及炉内有氧化气氛，都会使钢材表面的碳被氧化带走，形成缺碳区域--脱碳层。温度愈高，加热时间愈长，脱碳越严重。钢材表面产生脱碳，会极大地降低弹簧的疲劳强度。脱碳越深，其疲劳强度降低越明显，疲劳寿命越低，尤其对高强度的钢材影响最大，甚至很轻微的脱碳也会引起疲劳强度的显著下降。防止脱碳的有效办法是采用保护气氛加热。对弹簧材料表面进行磨削、抛丸、滚压等，可以提高弹簧的疲劳强度。采用高温快速加热(如中频感应电加热)，可以减少脱碳趋向。
3.2.4 表面处理对疲劳强度的影响
弹簧材料的表面状况对弹簧疲劳性能有较大影响，是因为最大拉应力或切应力往往都发生在材料的表面。有许多因素可以改变材料表层的性质，如表面的裂缝、刻痕、凹坑、折叠、伤痕、脱碳等，这些都会显著降低弹簧的疲劳寿命。采用一些有效的表面处理(抛丸、化学处理等)，除去表面的任何缺陷，能够提高其疲劳性能。表面化学处理(如渗碳)可以改变弹簧表面层的化学成分、显微组织和性能，能产生较高的残余呀应力，提高弹簧的疲劳性能。
3.2.5 抛丸处理对疲劳强度的影响
压缩弹簧经过适当的抛丸处理后，在表面层形成有益的残余压应力层，可抵消工作时产生的部分拉应力，其疲劳强度会有较大提高，疲劳寿命可提高10%-30%左右。抛丸处理能适当减少表面脱碳层，能使表面层产生残余压应力。如果表面脱碳非常严重，即使抛丸处理也不可能使弹簧表面产生满意的残余压应力。
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3.2.6 金相组织对疲劳强度的影响
二疲劳裂纹源的形成及扩展与弹簧材料的抗拉强度有羡，.凡是能提高这些性能指标的组织结构因素，都能提高钢的疲劳强度。组织越均匀、晶粒越细小，其疲劳强度越高。一般来说，均匀细小的回火屈氏体或索氏体具有较高的疲劳极限，而魏氏组织、上贝氏体的疲劳极限较低0
3.2.7 化学成分对疲劳强度的影响
弹簧钢的化学成分主要有:碳、硅、锰、磷、硫、铬、钒、镍、钨、铝、妮等。 碳是组成钢的基本元素，任何一种钢内都含有碳，碳与钢内的铁形成碳化物，或与其它合金元素结合成复杂的碳化物。铁是一种软而塑性好的金属，碳化物是一种硬而脆的化合物。碳化物愈多，钢的硬度增加、屈服点提高，而塑性降低。碳对钢的性能影响很大，合金弹簧钢的含碳量0.26-0.74%.
硅有脱氧作用，含量超过0.5%，就作为一种合金元素存在。硅有提高钢的硬度、屈服点、抗拉强度、弹性极限和降低钢的塑性及韧性的作用。硅还有特点是增加钢的硬化性能，提高钢的淬火温度。弹簧钢的最高含硅量是2%，若含量过多，容易促进钢石墨化(析出石墨)，在加热过程中产生脱碳，给热处理带来困难。
锰是一种脱氧剂，炼钢时，锰与硫化合成硫化锰，这种化合物可随熔渣一同除去。锰含量超过0.6%时，作为合金元素存在。锰能提高钢的硬度、强度、硬化性能和降低钢的淬火温度。缺点是增加钢的过热敏感性，加热过程中易产生晶粒长大，引起淬火裂纹。
磷是一种由矿石带入的有害杂质，固溶于纯铁体中。磷有降低钢的塑性和韧性，增加钢的脆性的作用。要求钢内含磷量愈少愈好。
硫是一种由矿石带入的有害杂质，不溶于纯铁体中，而是与铁形成硫化铁(FeS)分布在钢内组织的晶界上，硫化铁熔点低(950'C，使钢在加热过程中断裂.，这就是钢的热脆性，要求钢内含硫量愈少愈好。
铬是一种合金元素，与锰相似，有提高钢的屈服点、强度极限、硬度和耐磨性能等作用。含铬量过多将会降低钢的塑性和冲击韧性。铬有阻止晶粒长大降低钢的过热敏感性，提高钢的淬火温度的作用。铬还有防腐蚀能力，溶于铁素体中，与空气中的氧发生作用，形成非常致密的氧化铬薄膜，防止钢材表面氧化。其缺点是易产生回火脆性。
钒是一种较好的合金元素，也是优良的脱氧剂。能显著提高钢的硬度、强度、弹性比、冲击韧性、疲劳强度增加钢的硬化性能和阻止奥氏体晶粒长大，提高钢的耐热性能。
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镍有提高钢的强度和韧性的作用。能阻止晶粒长大、降低钢的过热敏感性和淬火温度。淬火变形小。与铬一同加入钢中时，有显著的回火脆性。也是一种耐腐蚀元素，在铬钢中加入镍元素，可提高钢的耐腐蚀性。
钨能提高钢的硬化性能，提高钢的硬度和强度，能有效阻止晶粒长大。
铝、妮是有益元素，其中一个或两个元素加入钢中，将会明显提高钢的淬透性，减少钢的脱碳倾向，提高弹簧的疲劳寿命。
3.2.8 冶金缺陷对疲劳强度的影响
冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹等。
在冶炼过程中，氧化物、硫化物及其它杂质(砂子、炉渣和其它物质)随着钢液浇注入钢锭中形成非金属夹杂物。非金属夹杂物将极大降低钢的力学性能，同时减少钢的硬化性能。
按GB/T10561-89《钢中非金属夹杂物显微评定方法》的规定，标准评级图谱ASTM评级图根据夹杂物的形态和分布，将夹杂物分为四个基本类型，分别以字母A，B，C，D表示，其分类方法不是根据夹杂物的成分，而是根据它们的形态:A类--硫化物类型，B类--氧化铝类型，C类--硅酸盐类型，D类--环状氧化物类型。
据资料介绍,钢中的非金属夹杂物又可分为脆性夹杂物和塑性夹杂物。脆性夹杂物大多为高熔点、高硬度化合物，在铸态下带棱角或呈球形，钢材轧制形变时，它能随基体一起发生塑性流变，从而易将基体划伤，破坏夹杂物与基体界面的结合，甚至在界面上产生微裂纹。球形脆性夹杂物则易在沿钢材轧制流变的方向上产生微空洞。钢材形变比较大时，脆性的夹杂物往往碎裂成串链状分布于钢材中。材料在周期性的交变应力作用下，脆性夹杂物就成为疲劳裂纹源，并导致疲劳裂纹的扩展，最终发生疲劳断裂。塑性夹杂物大多为较低熔点、低硬度的多元氧化物夹杂，铸态下大多呈球形，钢材热轧时具有良好的塑性，能与钢基体一起发生塑性流变，不会破坏火杂物与基体界面的结合，材料在交变应力作用下，不会成为疲劳裂纹源。
据瑞典SKF钢厂统计发生疲劳断裂的弹簧中，因弹簧表面层下夹杂物引起的断裂约占40%，弹簧表面裂纹、折叠、划痕及表面层脱碳等表面缺陷引起的断裂约占30%，弹簧的其它制造缺陷引起的断裂约占15%，非弹簧本身因素造成的断裂约占15%。由此可见，钢中的脆性夹杂物是弹簧疲劳断裂的重要原因之一。采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。
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