1100MPa级高强钢的低周疲劳行为

研究了在对称应变控制条件下1100 MPa级调质态高强钢的低周疲劳性能,借助OM、SEM、TEM等手段对高强钢在低周疲劳载荷下的微观组织、断口形貌、裂纹扩展特性、夹杂物形态等进行了研究。结果表明,调质态1100 MPa高强钢具有优异的低周疲劳性能,主要有2个原因:一是由于夹杂物形态为近圆形,直径为2～5μm,低于夹杂物引起疲劳裂纹萌生的临界尺寸,裂纹萌生于试样表面,提高了疲劳裂纹萌生寿命;二是原奥氏体晶界、马氏体板条包/束界、夹杂物/孔洞都会诱导裂纹偏转,使裂纹走向曲折,降低了裂纹扩展速率,提高了疲劳裂纹扩展寿命。     

16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢的疲劳性能与裂纹萌生

采用真空感应熔炼+真空自耗重熔(VIM+VAR)工艺制备16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢。测定了试验钢的疲劳极限和S-N曲线。通过观察断口,分析疲劳萌生类型和影响因素。结果表明:疲劳极限强度达到773 MPa,疲劳裂纹萌生于表面驻留滑移带、表面缺陷、近表面夹杂物和次表面夹杂物。表面驻留滑移带萌生疲劳裂纹占13%,表面缺陷萌生裂纹占33.3%,近表面夹杂物萌生占40%,次表面夹杂物萌生占13%。当疲劳裂纹萌生于内部夹杂物时,疲劳寿命随应力的增大而减小;在一定实际应力作用下,疲劳寿命随夹杂物尺寸的增大而减小。随着实际应力增加,疲劳裂纹萌生的夹杂物临界尺寸减小。     

超快冷处理低合金Q345B钢的折弯开裂失效分析与对策

利用扫描电镜对超快冷工艺生产的Q345B钢弯曲失效开裂的断口形貌、显微组织和钢中的夹杂物进行了分析。结果表明,Q345B钢中存在超标的大尺寸夹杂物诱发了弯曲变形过程中裂纹的萌生,而超快冷工艺产生的网状渗碳体和粒状贝氏体硬相组织降低了Q345B钢的塑性和韧性,促进了裂纹的扩展。通过延长LF工序精炼时间和控制超快冷工艺冷却速度及提高终冷温度,使钢中夹杂物尺寸大大降低,显微组织转变为铁素体和珠光体组织,从而提高了Q345B抗弯曲性能。     

低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能

采用扫描电镜、拉-拉疲劳试验机等研究了低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能。结果表明:热轧双相试验钢的疲劳极限约为530 MPa;低温卷取工艺生产的热轧双相试验钢夹杂物平均尺寸多在5 μm以下,晶粒比较细小,马氏体组织较细小且弥散均匀分布,具有良好的综合力学性能。热轧双相试验钢疲劳裂纹源位于样品表面的棱角处,疲劳裂纹扩展区上有大量的韧窝、撕裂棱、疲劳辉纹和二次裂纹,瞬断区以浅韧窝为主,由于铁素体和马氏体发生不同程度的应变,最终二次裂纹在铁素体和马氏体的相界面萌生。二次裂纹虽然萌生但并未扩展,大量二次裂纹分散主裂纹尖端应力集中,可有效降低裂纹扩展的驱动力,降低疲劳裂纹扩散速率,抑制疲劳裂纹扩展,使疲劳强度得到提升。     

高碳铬轴承钢超长寿命疲劳破坏过程的研究

研究了高碳铬轴承钢超长寿命疲劳的破坏过程．结果表明，在超长寿命区，约在疲劳寿命的5％-10％时疲劳裂纹首先在内部夹杂物处萌生，由于夹杂物周围的球形碳化物开始从基体剥离，在夹杂物周围形成许多不连续的微小裂纹．然后，相邻的微小裂纹相互连接，直到疲劳寿命的90％以上，裂纹开始连续扩展．     

稀土元素Ce对H13钢热疲劳性能的影响

对不同Ce含量的H13钢进行1040℃油淬和580℃两次回火处理后进行热疲劳循环试验，采用光学显微镜、扫描电镜及硬度计对不同热疲劳循环次数下试验钢的显微组织、裂纹形貌及硬度进行分析。结果表明，试验钢热疲劳循环后显微组织为回火索氏体，热疲劳裂纹优先在预先处理的缺口尖端处萌生，热疲劳循环过程中出现的氧化凹坑和夹杂物会促使裂纹生成，裂纹不断扩展，宽度增加。稀土Ce对试验钢组织和晶粒尺寸有明显的细化作用，提升试验钢的抗软化能力，抑制热疲劳裂纹的生长，其中最佳稀土Ce含量为0.026%。     

23MnNiMoCr54钢矿用圆环链的疲劳失效分析

矿山链环疲劳断裂是影响链环使用寿命最主要的因素,通过对链环断口附近、断口对称未断裂的肩部和链环直臂处显微组织观察、夹杂物分析、断口形貌的分析以及扫描电镜观察,分析了矿山圆环链疲劳失效的原因。结果表明:链环直臂处组织为回火屈氏体,链环断裂与未断裂处肩部为回火索氏体组织,显微组织满足链环的服役要求,热处理显微组织不是导致疲劳失效的主要原因。断口裂纹源位置分布着多颗尺寸10~50μm的氧化物夹杂颗粒,夹杂物周围存在着二次裂纹,大量的脆性夹杂物破坏了钢基体的连续性,往往成为裂纹的起点;随着裂纹的扩展,又会在夹杂物附近形成多个二次裂纹,进而加速疲劳失效。对满足链环疲劳性能用钢中夹杂物进行分析表明,夹杂物尺寸减小与数量的减少,降低了对钢的疲劳性能的不利影响,从而大幅度提高了钢的疲劳循环次数。     

硫化物对冷辗芯辊疲劳裂纹萌生的影响

硫化物夹杂对疲劳裂纹源萌生的影响有正负二重性。本文分析硫化物形状、尺寸、分布和力学性能对高速钢W6Mo5Cr4V2冷辗芯辊疲劳断裂的作用，认为质软硫化物能够减缓硬脆非金属夹杂物对基体产生的嵌镶应力，阻止疲劳裂纹的萌生。     

TWIP钢的低周疲劳断裂机制

通过采用扫描电镜及透射电镜等手段,观察并研究了TWIP钢在低周单轴循环对称拉压载荷下的疲劳断裂后的显微组织。结果表明:TWIP钢矩形试样的疲劳裂纹一般萌生于角部,从表面萌生时可能表现为多个疲劳源。在低周疲劳变形过程中,TWIP钢不但产生了形变孪晶,还产生了大量的微条带,其实质为细微孪晶片层和驻留滑移带。疲劳裂纹主要萌生于微条带对晶界和孪晶界的撞击引发的孔洞。孔洞串连接起来成为裂纹,夹杂物促进了裂纹扩展。随着裂纹的扩展,试样的承载面积不断减小,最终发生快速的韧性断裂。     

高速钢轧辊的组织性能及失效机制

针对高速钢轧辊剥落试样,通过SEM对试样表面裂纹、内部裂纹和断口形貌进行了观察,同时对样品进行了EDS分析及硬度测试,研究了高速钢轧辊组织中碳化物种类、形态及分布,分析了影响疲劳裂纹形成、扩展因素,以及硬度和耐磨性变化的影响因素。结果表明:高速钢轧辊表面产生热疲劳裂纹的主要原因是由于轧辊受到剧烈的冷热温度交替变化,在辊表面产生严重热应变,出现热疲劳裂纹,扩展后造成剥落。裂纹萌生、扩展路径和方式与热疲劳或接触疲劳应力有关,减少轧辊中夹杂物的数量,细化夹杂物状态,改善轧辊组织中碳化物的形态和分布,有利于减轻热疲劳裂纹的萌生和扩展。     

Crack initiation and propagation induced by inclusions in a nickel-base P/M superalloy under fatigue load

1 IntroductionRecently the key components in advanced aircraftengines are widely made of nickel-base P/M super-alloy. However, non-metallic inclusions are intro-duced into this material during powder metallurgyprocessing. In industry, although many method…     

BEHAVIOUR OF INITIATION AND GROWTH OF SHORT FATIGUE CRACKS

ＢＥＨＡＶＩＯＵＲＯＦＩＮＩＴＩＡＴＩＯＮＡＮＤＧＲＯＷＴＨＯＦＳＨＯＲＴＦＡＴＩＧＵＥＣＲＡＣＫＳＷＵＺｈｉｘｕｅ；ＸＵＨａｏ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎ...     

疲劳载荷下P／M Rene95合金中夹杂物的微观行为研究

采用人工植入Al2O3夹杂的试样，通过SEM下的原位试验，动态跟踪及分析了拉－拉疲劳载荷下P／M Rene95合金中表面或近表面夹杂物的微观行为。结果表明：在所研究的夹杂物的尺度范围内，载荷波形对夹杂物的微观力学行为有很大影响。在三角波加载条件下，虽然夹杂物／基体界面更易萌生裂纹，但表面或近表面夹杂物对试样的断裂影响较小；在正弦波载荷条件下，疲劳裂纹的萌生、扩展及试样的断裂均与表面或近表面夹杂物的基本特性有关。而且，降低正弦波加载时的应力幅值可大大提高夹杂物／基体界面疲劳裂纹的萌生寿命。     

ZG42CrMo缩松区疲劳裂纹的偏析和微裂纹的形成

测定了ＺＧ４２ＣｒＭｏ高周疲劳裂纹扩展速率，对疲劳裂纹扩展过程进行了金相追踪观察．用ＥＰＭ研究了缩松及其表面微裂纹和硫化物的形态．用ＴＥＭ研究了裂纹顶端位错组态和滑移特征．讨论了缩松对裂纹捕获和偏折对疲劳裂纹扩展的双重影响及微裂纹萌生的可能机制．     

45钢疲劳短裂纹的形成和扩展

本文对４５钢光滑试样疲劳短裂的纹的形成和扩展进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现疲劳短裂纹形成寿命小于失效寿命的１０％，根据裂纹的扩展速度将短裂纹形成分成微观短裂纹和物理短裂纹两个阶段，给出了区分两种短裂纹的裂纹特征尺寸值和两种短裂纹的扩展速度公式。     

42CrMoVNb细晶高强钢的疲劳行为

研究了不同热处理制度下得到的3种晶粒尺寸的42CrMoVNb细晶高强钢的疲劳性能.结果表明，它们的光滑疲劳试样S-N曲线在10^6—10^7周期范围内无平台出现，疲劳极限消失．SEM断口观察表明，光滑试样疲劳裂纹起源位置与寿命长短密切相关，测量了长寿命试样疲劳断裂源夹杂物的位置及尺寸．通过对实验数据的初步分析，给出了夹杂物及奥氏体晶粒尺寸应控制的水平．     

硬质合金截齿刀在使用中的开裂及疲劳行为分析

借助于扫描电镜，全面分析了截齿硬质合金刀头在使用过程中的开裂及裂纹的疲劳扩展行为。结果表明，硬质合金刀头在使用过程中的开裂是由针焊开裂、热疲劳和冲击疲劳所造成的微裂纹引起的。裂纹扩展的疲劳行为主要源于硬质含金的高Co含量和大的WC颗粒造成的对裂纹扩展的阻碍、裂纹扩展路线的拐折造成的裂纹尖端应力强度因子的降低及刀头承受的交变冲击载荷的共同作用。     

Role of TiN inclusion on corrosion fatigue behavior of Alloy 690 steam generator tubes in borated and lithiated high temperature water

Influence of TiN inclusion on corrosion fatigue behavior of three types of as-received Alloy 690 steam generator tubes (J, C1 and C2) in borated and lithiated high temperature water was investigated. The volume fraction of inclusions in tube J, C1 and C2 were about 0.0894%, 0.0384% and 0.1843%. The fatigue life of tube C2 was slightly shorter than that of tube J and C1. Large broken TiN inclusions and TiN-inclusion clusters played a significant role on fatigue crack initiation and propagation for tube C2 in high temperature water. The inclusion-involved fatigue cracking mechanisms are discussed.     

合金材料超高周疲劳行为的基本特征和影响因素

合金材料在超高周疲劳下具有与低周和高周疲劳不同的裂纹萌生和扩展行为以及不同的 S--N曲线特征. 材料的强度、循环加载的频率、所处的环境等都显著影响超高周疲劳的特性. 本文综述了合金材料超高周疲劳行为的基本特征和影响因素的研究进展.