ZM1镁合金的滚轧形变强化及机理

研究了ＺＭ１铸造镁合金的表面滚压强化特性。结果表明，密排六方结构的ＺＭ１镁合金的表面滚压强化效果相当显著，缺口疲劳极限提高达１５７％～２１２％，并大大超过未滚压的光滑疲劳极限。高的缺口疲劳强度可为构件提供充裕的强度裕度，缺口疲劳极限大于光滑疲劳极限可为构件的等强度设计提供可能性。滚压时该镁合金通过滑移和孪生两种方式进行塑性变形，伴随着位错密度的显著增高和引入高的残余压应力。缺口疲劳极限大幅度地提高主要归因于残余压应力有效地延缓疲劳裂纹的扩展以及显著地降低疲劳缺口敏感性的作用。此即表面形变残余压应力强化的观点。     

亚温淬火在气体氮化中的应用

本文介绍用金相、硬度、冲击韧性试验和断口分析方法研究42CrMo、38CrMoAl和40Cr 钢的氮化体整体、氮化层和氮化件心部的性能以及亚温淬火对这些性能的影响。结果得出,调质态的42CrMo、38CrMoAl 和40Cr 钢经气体氮化后产生明显的脆性。亚温处理提高了氮化件整体和心部的韧性,并增加了氮化层的深度而不增加其表面脆性。     

40车轴钢的缺口疲劳性能

在保证车轴钢冶金质量和力学性能符合标准要求的基础上，对40车轴钢进行光滑试样与缺口试样疲劳性能试验，缺口试样按照EN 13261—2020标准加工，并借助扫描电子显微镜表征了钢的疲劳断裂形貌。结果表明：40车轴钢光滑试样与缺口试样比EN 13261标准中EA1N钢（相当于35钢）疲劳极限标准下限分别提高43%、18%，缺口试样提高的疲劳强度比光滑试样降低32%；光滑试样与缺口试样均为表面裂纹萌生机制，光滑试样为单源开裂，而缺口试样为多源开裂。     

以声发射技术衡量氮化层的脆性(第一部分)

结构钢经氮化处理后可以视作一种复合材料,其心部为中等强度、韧性较高的调质钢材,周围由厚度为0.25～0.50毫米、表面硬度高、脆性大的氮化层外壳所包围。这种复合材料的塑性变形能力不决定于心部材料的可塑性,主要是决定于氮化层的可塑性。氮化层抑制心部的塑性变形,从而起着强化作用。当氮化层破裂时,这种强化作用随之消失。另一方     

渗碳层和氮化层中的疲劳断裂源

渗碳层深度为0.7毫米的疲劳试样的断裂源经常发生在表层;而氮化试样的疲劳断裂源则易产生于化合物层和扩散层的交界处附近,这与残余应力在渗层中的分布有明鲜的相对应性。在过高的应力水平时,疲劳源可能在表层发生。改善渗碳件表层组织可有效地提高疲劳强度,18Cr2Ni4wA钢渗碳后重新加热淬火比直接淬火的试样提高疲劳极限35%,比未渗碳的提高疲劳极限70～80%。氮化件原始组织形态对疲劳强度有一定影响;改善渗碳试样的表面光洁度可提高疲劳强度。渗碳件表层和氮化件次层以及其表层所存在的夹杂物,常常成为疲劳断裂源的发源地。     

LZ50钢车轴的旋转弯曲疲劳性能

在LZ50钢车轴上制取了光滑试样和环形缺口试样,按照AAR M-101-2009新标准测试了其旋转弯曲疲劳性能,并观察了断口形貌。结果表明:光滑试样的旋转弯曲疲劳裂纹萌生于试样表面,而环形缺口试样的裂纹萌生于缺口前缘,并呈多源开裂形式,两种试样均形成与轴向垂直的平断口;当车轴的拉伸强度提高5%后,其光滑试样旋转弯曲疲劳性能也得到明显提高,环形缺口试样虽中值疲劳强度比光滑试样的降低18%,但其旋转弯曲疲劳极限缺口敏感系数仍与国外碳素钢车轴保持在同一水平上。     

复合热处理

1.氮化+完全淬火(图1)先氮化后淬火,由于氮化层Ms点下降,所以尽管表面先冷却,但它仍比心部转变为马氏体要晚。即心部先马氏体化,后表面马氏体化。这样表面就形成残余压应力,故提高了疲劳强度,使用寿命也提高36倍。这种工艺是美国发明的,被称为马氏体应力法2.氮化+高频淬火(图2)     

氨加二氧化碳软氮化在曲轴热处理上的应用

曲轴是柴油机的主要承载零件,为了获得足够的刚度、耐磨性及抗疲劳等性能,通常采用整体强化和表面强化的复合处理。我厂B型135柴油机曲轴,材料为42CrMo钢,原来采用整体调质和两段气体氮化工艺(氮化层≥0.30毫米,表面硬度HV_(1000)≥500,心部硬度为HRC24～     

基于临界距离法的含表面缺陷车轴试样疲劳强度预测

基于临界距离法进行含表面缺陷车轴试样疲劳强度预测研究。使用轴向疲劳试验测试光滑试样、环状V型缺口试样、孔洞缺口试样的疲劳极限,同时也测试了材料在应力比R=-1下的裂纹扩展门槛值。借助有限元计算,基于临界距离法预测含表面缺陷车轴试样的疲劳极限,并采用试验结果验证。研究结果表明,当基于临界距离法预测含表面缺陷车轴试样的疲劳极限时,临界距离法中的点法误差较大,而线法具有更高的预测精度,能够满足工程需求。该方法在对预测表面缺陷车轴疲劳强度上具有重要指导意义。     

材料原始组织对表面形变强化有效性的分析

综述了几种原始组织的材料表面形变强化的有效性，讨论了三个主要因素的作用和相互关系。可以认为，表面形变强化的有效性是马氏体大于索氏体，缺口件大于光滑件，滚压大于喷丸；滚压使马氏体40Cr钢的缺口疲劳极限显著提高，甚至超过光滑疲劳极限，这主要归因于高的残余压应力的有益作用。并对表面形变强化的选材依据提出了建议。     

钢的回火与强度塑性的配合

淬火后回火是最常用的热处理工艺之一。然而,钢的强度与塑性常常随回火温度——时间参量的发言改变而向相反的方向变化。必须指出,这些强度与塑性值通常是由光滑试样单向拉力试验得来的,一个机械零件的实际承载能力或寿命往往既不单纯取决于材料的强度,也不单纯取决于塑性,而是根据服役条件决定于两者的合理配合。本文提供了几种结构钢淬火成为金属马氏体后回火对某些机械性能参量影响的研究结果。这些参量更接近于表征一些典型钢种的实际承载能力或服役寿命。它们包括：一次加载时的失效抗力：带有不同应力集中直至一个实际裂纹的极限拉伸强度,缺口敏感度,断裂韧性和冲击韧性。循环加载下的失效抗力：光滑与缺口试样的疲劳极限,过载持久寿命,重复冲击持久寿命,裂纹产生的应力循环次数及裂纹扩展速率。试验结果表明,几乎所有这些参量均在一定的回火温度下出现高峰、低谷或饱和拐点,它们反映了给定材料的强度与塑性之间的一种适当的配合关系,当服役条件改变时这些转折回火温度则向一定的方向转移,要求新的配合。从而为选择回火温度提供一些依据。通过回火转变的高压电镜薄膜透射研究,显示了不同回火温度下所发生的组织变化,为这些表征参量的变化提供了部分内在的联系数。     

V型切口对06Cr19Ni10钢低周疲劳寿命的影响

当应力比R=-1时,对称恒幅循环载荷控制下,对切口试件进行轴向拉压疲劳试验,得到不同切口深度和切口角度时试件的疲劳寿命,在双对数坐标上确定S—N曲线,并拟合出指数表达式。从试验结果可以看出,当切口深度一定时,试件寿命随着应力的加大而减小;切口越深,试件的寿命越小,试件寿命减小的速度随着应力幅的增大而减小;切口角度在30°～60°时,其对试件寿命无影响。     

基于最弱环理论的缺口件概率疲劳寿命预测方法

基于最弱环理论和光滑试样疲劳寿命的Weibull分布,建立了一种缺口件概率疲劳寿命预测方法。该方法首先基于最弱环理论和光滑试样的疲劳强度分布,通过定义缺口件的Weibull有效应力,建立了缺口件在给定循环载荷下的疲劳失效概率计算公式。基于Weibull有效应力和光滑试样的疲劳应力-特征寿命方程,可计算得到给定循环载荷时缺口件的特征疲劳寿命,进一步根据光滑试样的Weibull疲劳寿命分布可最终获得缺口件在给定循环载荷下的疲劳寿命分布。采用上述方法对TC4缺口试样进行了概率疲劳寿命预测,并与局部应力应变法预测结果进行了对比。结果表明:局部应力应变法预测结果过于保守,本文方法预测精度较高,50%失效概率时的疲劳寿命预测结果与缺口试样试验均值寿命吻合很好,10%和90%失效概率时的疲劳寿命预测结果基本分布在试验均值寿命的两倍分散带之内。     

研磨加工层对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的影响

为了阐明磨石研磨加工层对高碳铬轴承钢JIS SUJ2超长寿命疲劳行为的影响,分别使用经砂纸研磨和电解研磨的砂漏形试样,在室温空气环境下进行旋转弯曲疲劳试验.砂纸研磨试样被除去部分磨石研磨层,电解研磨试样被除去了全部的磨石研磨层.结果表明,两种试样的S-N曲线由位于短寿命区的表面破坏模式和位于长寿命区的内部破坏模式的两条组成,表面破坏模式的S-N曲线受表面粗糙度和表面压缩残余应力的影响.内部破坏模式的S-N曲线不受表面条件的影响,是材料固有的特性.砂纸研磨试样表面破坏模式的疲劳极限最高,是电解研磨试样1.11倍和磨石研磨的1.20倍.表面压缩残余应力对表面破坏模式疲劳极限的影响可以用修正Goodman图表示.还讨论裂纹的萌生和扩展条件,推定超长寿命的疲劳极限.     

缺口应力集中对40Cr钢高周疲劳性能的影响

用超声疲劳试验方法测定了40Cr钢光滑试样和缺口试样在105-1010周次范围内的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了缺口应力集中对疲劳性能的影响。结果表明:两种试样的S-N曲线呈现连续下降特征;缺口应力集中对材料疲劳性能的影响表现出阶段性特征,存在一个临界疲劳断裂循环数Nc,当疲劳断裂周次NfNc,Kf随Nf的增加而减小。在107以上超高周范围内,Kf和疲劳缺口敏感系数g与Nf具有线性关系。     

基于实验确定疲劳缺口系数Kf的方法

采用局部应力应变法预测复杂载荷下结构或构件的疲劳裂纹形成寿命,最定.通过实验研究不同转换因子和不同半径对Smith损伤参量的影响.借助于光滑试件和缺口件的对比实验结果,提出确定弹塑性疲劳缺口系数的方法.采用此方法确定疲劳缺口系数,获得的损伤参量与裂纹形成寿命关系的数据分散带最窄.因此,可以提高疲劳裂纹形成寿命预测的精度.     

复杂应力状态下高温高强度铝合金LD8热疲劳特性的研究

利用带缺口试件进行了同相和异相热疲劳试验，并借助轴对称热疲劳力学行为的有限元数值分析程序，计算和分析了缺口处的复杂应力和应变，探讨用当量应变范围和当量塑性应变能密度评价热疲劳寿命的可能性。结果表明，在一定加载范围内，当量应变范围和当量塑性应变能密度都可以作为评价复杂应力状态下热疲劳寿命的有效力学参量，而且不受试件形状和尺寸的影响。     

Some considerations about fatigue failure in milled butt-welded joints affected by residual stress

Many factors are involved in determining the fatigue strength of welded joints. It is, however, very difficult to consider their relative importance. The aim of this paper is to isolate the effect of residual stress from other factors, establishing a relation between the amount of residual stress and fatigue life. A geometrical notch due to the weld bead is removed by milling the upper surface of the welded plates. Moreover, specimens are subjected to four-point bend loading. Before conducting the fatigue test, the magnitude of residual stress for each specimen is experimentally evaluated, and then linked to the number of cycles to failure. This relation is analyzed for three different plate thicknesses and for different stress amplitude levels in the high cycle regime. The results clearly show the significant influence of residual stress on fatigue behaviours when the load level is near the fatigue limit.