回火温度对铁路车轴用合金钢高周疲劳性能的影响

采用旋转弯曲疲劳实验和疲劳裂纹扩展速率实验研究了不同回火温度对铁路用合金车轴钢高周疲劳性能的影响。结果表明,采用630℃回火的实验料光滑试样疲劳极限和缺口疲劳极限明显较650℃回火的实验料要高,虽然630℃回火的实验料光滑试样疲劳强度比σ-1/Rm较650℃回火的实验料略低,但前者缺口疲劳敏感性σ-1/σ-1N明显较低。对疲劳断口的分析结果表明,光滑试样的疲劳裂纹均起源于表面基体,缺口试样疲劳裂纹均起源于缺口根部,两种疲劳试样疲劳裂纹均以准解理机制扩展。进一步裂纹扩展速率实验表明,在应力强度因子范围ΔK较低时,630℃回火的实验料的da/dN略小于650℃回火的实验料;在ΔK较高时,二者的差异就很小。     

新型扭杆弹簧用高强度马氏体钢疲劳性能研究

利用旋转弯曲疲劳试验研究新型扭杆弹簧用N1钢和45CrNiMoVA钢的疲劳性能,并通过对2种试验钢组织、硬度、强度、夹杂物类型及大小、疲劳裂纹扩展速率以及氢含量的对比,探讨影响扭杆弹簧用钢旋转弯曲疲劳性能的因素及其疲劳失效机制。结果表明,推荐热处理制度的45CrNiMoVA钢和N1钢旋转弯曲疲劳极限强度分别为892和926 MPa,超高强度钢的屈服强度也是衡量疲劳极限强度的因素,N1钢屈服强度高出45CrNiMoVA钢约100 MPa,是其疲劳性能优于45CrNiMoVA钢的重要原因。在高应力状态下,N1钢的疲劳寿命明显优于45CrNiMoVA钢的重要原因是N1钢的疲劳裂纹扩展速率低于45CrNiMoVA钢;而在低应力状态下,较高的屈服强度、较低的裂纹扩展速率和氢含量是N1钢疲劳极限高于45CrNiMoVA钢的重要原因。     

新型扭杆弹簧用高强度马氏体钢疲劳性能研究

摘要：利用旋转弯曲疲劳试验研究新型扭杆弹簧用N1钢和45CrNiMoVA钢的疲劳性能,并通过对2种试验钢组织、硬度、强度、夹杂物类型及大小、疲劳裂纹扩展速率以及氢含量的对比,探讨影响扭杆弹簧用钢旋转弯曲疲劳性能的因素及其疲劳失效机制。结果表明,推荐热处理制度的45CrNiMoVA钢和N1钢旋转弯曲疲劳极限强度分别为892和926MPa,超高强度钢的屈服强度也是衡量疲劳极限强度的因素,N1钢屈服强度高出45CrNiMoVA钢约100MPa,是其疲劳性能优于45CrNiMoVA钢的重要原因。在高应力状态下,N1钢的疲劳寿命明显优于45CrNiMoVA钢的重要原因是N1钢的疲劳裂纹扩展速率低于45CrNiMoVA钢;而在低应力状态下,较高的屈服强度、较低的裂纹扩展速率和氢含量是N1钢疲劳极限高于45CrNiMoVA钢的重要原因。     

M50NiL轴承钢淬回火组织特征及拉压疲劳裂纹的萌生

摘要：通过拉压疲劳试验及微观组织观察研究了M50NiL轴承钢淬回火组织特征及对疲劳裂纹萌生的影响作用。结果表明,试验钢的组织主要为板条马氏体,少量δ-铁素体及M2C、MC碳化物;扫描电镜观察发现1070℃淬回火试样δ-铁素体及临近的聚集球状M2C碳化物,δ-铁素体位于晶界处,尺寸主要为4~8μm,钢中碳化物尺寸最大为2.66μm;1100℃淬回火试样δ-铁素体相界存在大量片状的M2C碳化物,尺寸在8μm以上的δ-铁素体数量增加,最大为17.51μm;1070℃淬回火试样的疲劳极限为713MPa,主要起裂源为Al2O3、Al2O3-CaO夹杂物,循环次数随夹杂物尺寸的增大而降低,且Al2O3-CaO夹杂更易引起试样的疲劳断裂;1100℃淬回火试样的疲劳极限为707MPa,主要起裂源为δ 铁素体组织缺陷,起裂源于8μm以上δ-铁素体的相界处,疲劳寿命受应力及δ-铁素体尺寸影响。     

30Cr15Mo1N高氮不锈轴承钢组织结构表征与旋弯疲劳机制

高氮不锈轴承钢凭借高强度、高硬度、长寿命和优良的耐腐蚀性成为新型轴承材料研发热点。采用旋转弯曲疲劳试验等方法研究了热处理工艺对30Cr15Mo1N高氮不锈轴承钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响。结果表明,试验钢1 050℃淬火+180℃回火热处理工艺的抗拉强度为1 985.3 MPa、硬度为60.5HRC、疲劳强度为867 MPa,500℃回火后硬度与180℃相当,抗拉强度为2 257.6 MPa、疲劳强度为1 020 MPa;引起180℃回火试样疲劳裂纹萌生的裂纹源主要为基体和夹杂物两类,而引起500℃回火试样疲劳裂纹萌生的裂纹源通常为边部缺陷。高温回火对基体组织内部应力集中的降低是其裂纹源类型转变和疲劳性能提高的主要原因。通过对高氮不锈轴承钢疲劳行为与裂纹萌生现象的深入研究,为高氮不锈轴承钢热处理工艺制定及抗疲劳机制研究提供试验与理论基础。     

00Crl8Nil0N奥氏体不锈钢200 - 600℃高温疲劳性能的研究

试验用00Cr18Ni10N钢（/%:0.018C,0.41Si,1.68Mn,18.18Cr,10.38Ni,0.16N）经1t EAF-AOD-ESR冶炼,锻成Φ30 mm材和1 050℃固溶处理,进行了00Cr18Ni10N钢200～600℃光滑（K_t=1）、缺口（K_t=3）的轴向高周疲劳性能研究,绘制了疲劳S-N曲线、计算了疲劳极限,并对疲劳试样的典型断口进行了SEM观察。结果表明,光滑试样的疲劳极限随试验温度升高而降低,缺口试样的疲劳极限对试验温度变化不敏感。当应力集中系数由K_t=1提高到K_t=3时,00Cr18Ni10N钢的200、400、600℃下10⁷周次条件疲劳极限分别从530、506、410 MPa,降低到323、370、392 MPa。表明在高温下00Cr18Ni10N钢存在疲劳极限对应力集中敏感,且应力集中敏感性随着试验温度的升高而降低。疲劳试样的断口形貌由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成,疲劳起源于表面加工刀痕的不连续位置,呈韧性断裂特征。     

7475-T7351铝合金抗疲劳性能研究

采用旋转弯曲疲劳试验、轴向加载疲劳试验、疲劳裂纹扩展速率试验等疲劳性能测试方法,研究了7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能.并通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)分析了该合金的显微组织和疲劳断口形貌.结果表明:7475-T7351铝合金具有良好的耐疲劳损伤性能,光滑试样(Kt=1)在室温旋转弯曲和高温轴向加载条件下的疲劳极限分别为180.0和345.0 MPa,缺口试样(Kt=2.2)在室温旋转弯曲加载条件下的疲劳极限为91.9 MPa;合金厚板材料在高温下缺口敏感性有所降低;国产材料裂纹扩展速率随应力比增加而增大,裂纹扩展门槛值减小;国产7475铝合金与进口材料在裂纹稳定扩展阶段裂纹扩展行为基本相当;在近门槛值附近不同应力比下的裂纹扩展门槛值略有差别.     

2 200 MPa级二次硬化型超高强度钢析出相及力学性能

 采用SEM、TEM、HRTEM、物理化学相分析法研究了回火温度对Fe-Co-Ni-Cr-Mo-W系2 200 MPa级二次硬化型超高强度钢的析出相及力学性能的影响。结果表明,试验钢在回火过程中具有明显二次硬化现象;抗拉强度、屈服强度在490、530 ℃达到峰值,峰值强度分别为2 243、1 859 MPa;试验钢在510 ℃具有较好的综合力学性能,抗拉强度为2 185 MPa,屈服强度为1 859 MPa,冲击功为35 J;在400～440 ℃回火时,马氏体板条内和板条界处析出大量粗大的层片状渗碳体;回火温度高于470 ℃时,板条内析出大量均匀弥散分布的细小M2C碳化物及少量的laves相Fe2W,这是产生二次硬化现象的原因;随着回火温度的升高,M2C型碳化物中的钼、钨元素质量分数增加,铁、铬质量分数降低。     

冷变形316L不锈钢在高温高压水中的应力腐蚀

采用恒应力强度因子K=33 MPa·m1/2的加载方法,利用直流电压降方法在线监测核辅管道316L不锈钢在高纯水中应力腐蚀裂纹扩展速率.对比200、250、280和325℃温度下,氩气除氧和含有2 mg·L-1溶解氧的水化学环境中材料的裂纹扩展速率发现:溶解氧为2 mg·L-1时的裂纹扩展速率明显比氩气除氧时的裂纹扩展速率高.氩气除氧时,裂纹扩展速率在250℃时有一个最高点;溶解氧为2 mg·L-1的条件下,裂纹扩展速率随温度的升高而升高.      

冶炼工艺对15-5PH不锈钢疲劳性能的影响

 为了研究冶炼工艺对15-5PH不锈钢疲劳性能的影响,通过ASPEX夹杂物分析、拉压疲劳试验和扫描电镜等手段并结合裂纹扩展速率试验,研究了冶炼工艺对15-5PH不锈钢中夹杂物的粒径分布和疲劳性能的影响,并对比了两种试验钢裂纹扩展速率的大小。结果表明,VIM+VAR工艺冶炼的1号试验钢总氧质量分数较低,夹杂物尺寸较小且质量分数较低,1号试验钢的疲劳强度比单真空工艺冶炼的2号试验钢高30 MPa,通过疲劳断口SEM观察,1号试验钢在表面基体起裂,2号试验钢的裂纹源是次表面的Al₂O₃夹杂物;相同条件下,1号试验钢裂纹扩展速率大于2号试验钢。     

疲劳失效机理及热轧H型钢疲劳断口分析

介绍了疲劳断口类型、形貌及形成机理,并对热轧H型钢疲劳断口进行了分析,为今后型钢产品疲劳研究奠定基础。     

A Methodology to Predict Fatigue Life of Cast Iron: Uniform Material Law for Cast Iron

 Mechanical, physical and manufacturing properties of cast iron make it attractive for many fields of application, such as cranks and cylinder holds. As in design of all metals, fatigue life prediction is an intrinsic part of the design process of structural sections that are made of cast iron. A methodology to predict high-cycle fatigue life of cast iron is proposed. Stress amplitude-strain amplitude, strain amplitude-number of loading cycles relationships of cast iron are investigated. Also, fatigue life prediction in terms of Smith, Watson and Topper parameter is carried out using the proposed method. Results indicate that the analytical outcomes of the proposed methodology are in good accordance with the experimental data for the two studied types of cast iron: EN-GJS-400 and EN-GJS-600.     

不同烧结条件下Fe-Cu-Ni-Mo-C合金的弯曲疲劳性能及断口分析

以部分扩散预合金Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末为原料,利用模壁润滑温压技术与3种烧结工艺制备合金材料,研究不同烧结工艺下合金的疲劳性能。结果表明:3组不同烧结工艺制备的试样在104~109循环周次下的应力幅值-循环周次(S-N)曲线均为一条连续下降的曲线,不存在传统疲劳概念上的疲劳极限,只存在条件疲劳极限;在107循环周次下,3组试样的条件疲劳极限分别为280、264和239 MPa。断口分析发现,3组试样的疲劳裂纹均萌生在试样表面的棱角处,且均表现为多源萌生;疲劳裂纹扩展以穿晶断裂为主,不同的组织对裂纹的扩展有明显的影响;扩展区存在典型的解理和疲劳辉纹形貌;断裂区有塑性韧窝出现。     

钛合金榫头微动疲劳试验研究现状与发展

综述了涡轮发动机钛合金叶片榫头微动疲劳失效的两种试验方法(轴向微动疲劳试验和榫型微动疲劳试验)的研究现状。轴向微动疲劳试验技术适用于微动疲劳失效机理的研究,应用于抗微动疲劳防护层试验验证的研究也较多;而榫型微动疲劳试验技术则多用于力学分析和模型建立等方面。榫头微动疲劳问题的研究还远未完善,应综合运用微动磨损、轴向微动疲劳和榫型微动疲劳等技术,并配合有限元分析手段,开展微动疲劳机理、多因素影响及防护层作用等方面的系统研究。     

超高周疲劳的研究进展

论述了超高周疲劳研究的背景及意义,总结了近年来超高周疲劳的研究成果包括超高周疲劳的典型特征如S-N曲线、裂纹起源、起裂机理、影响超高周疲劳行为的因素等,介绍了超高周疲劳的常用实验手段,提出了今后超高周疲劳研究的课题。     

15Cr14Co12Mo5Ni2齿轮钢的扭转疲劳特性及裂纹扩展行为

 通过扭转疲劳试验,研究了15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳断裂的裂纹扩展行为和夹杂物尺寸与扭转疲劳寿命之间的关系。得到了钢的扭转疲劳极限强度和[τ-N]曲线,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳极限强度为350 MPa,扭转疲劳寿命分散度较大。通过断口观察,发现15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳破坏模式以表面破坏和近表面破坏为主,主要由氧化物夹杂引起。通过计算应力强度因子[ΔK]和裂纹扩展门槛值[ΔKth]分析15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳裂纹扩展的断裂力学条件,试验钢在断裂过程中受载荷情况为,II型载荷—I型载荷—II型载荷—I＋II型载荷,分别对应起裂源区、纤维区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区;当有大裂纹产生时,则不会产生纤维区,受载荷情况则为：II型载荷—I＋II型载荷。通过公式推导和数据拟合得到夹杂物尺寸和15Cr14Co12Mo5Ni2钢扭转疲劳寿命的关系,发现随着夹杂物尺寸减小,钢的[τ-N]曲线向高寿命区移动。当引起裂纹萌生的夹杂物尺寸小于5 μm时,在350 MPa应力下,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳寿命超过107循环周次。     

新一代低合金高强度钢——WDL610E疲劳曲线的研究

对WDL610E钢的疲劳试验数据,采用统计分析的方法,获得了存活率P＝50％和P＝97.73%的实用疲劳设计曲线,并与ASME规范中相应的曲线进行了对比。     

声发射技术在抽杆疲劳实验中的应用

The acoustic emission （AE） real time monitoring of fatigue damage of pump rods samples during fatigue test was introduced. Under severe environmental noise caused by vibration, the real time monitoring of the fatigue crack initiation and expansion was realized successfully by using the parameters analysis method combined by AE Hits and Amplitude. The characters of the methods are simple and real time, which can provide a more accurate and impersonal basis for judging whether the fatigue test piece has been destroyed, thus can provide a scientific assistant method for accurately determining the life of pump rod.     

含碳量对Cr15—Ni25合金高温低周疲劳性能的影响

本文对含碳0.009、0.099、0.16Wt％的Cr15-Ni25合金高温低周疲劳性能进行了研究,疲劳波形为保持1min单向拉一拉疲劳。实验结果表明,材料的高温低周疲劳性能不仅与含碳量有关,而且同碳化物分布状态有关,材料的高温低周疲劳性能受晶界强度和晶内强度两部分控制,只有二者强度同时提高,才能提高材料的高温抗疲劳性能。