锻造用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能

利用旋转弯曲疲劳试验方法研究了新开发的一种锻造用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能,并与典型的钒微合金化的铁素体-珠光体型非调质钢F38MnVS和调质钢40Cr进行了对比。结果表明,开发的贝氏体型非调质钢具有细小均匀的粒状贝氏体组织,在锻态的疲劳极限比达到了调质钢40Cr水平,但在正火后的疲劳性能有所降低。与同样钒微合金化的铁素体＋珠光体钢F38MnVS相比,具有粒状贝氏体组织的试验钢的疲劳极限比较低。对疲劳断口的分析表明,贝氏体钢的疲劳裂纹均起源于试样的基本表面,疲劳裂纹以准解理机制扩展。进一步裂纹扩展速率试验表明,贝氏体钢的疲劳裂纹扩展速率da/dN明显低于铁素体＋珠光体型非调质钢F38MnVS。     

微观组织对中碳微合金非调质钢疲劳性能的影响

用旋转弯曲疲劳试验研究了不同微观组织的中碳微合金非调质钢38MnVS的疲劳性能,并与调质处理的40Cr钢进行对比.结果表明,高温正火态38MnVS钢(38-N)具有粗大的贝氏体组织,疲劳性能最差;高温退火态(38-A)和热轧态(38-R)38MnVS钢具有粗大的网状铁素体,其疲劳性能亦较差;热锻态(38-F)具有细小均匀的微观组织和低的铁素体/珠光体硬度比,具有优于调质态40Cr钢的优异疲劳性能.因此,控制锻轧后微合金非调质钢38MnVS的微观组织可提高其疲劳性能.     

一种高钒中碳非调质钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳试验探索了一种高钒(0.28%)中碳铁素体+珠光体型锻态非调质钢37MnSiVS的高周疲劳性能,并与传统低钒(0.12%)非调质钢38MnVS进行了对比。结果表明,37MnSiVS钢的疲劳极限及疲劳极限与抗拉强度的比值均明显高于38MnVS钢及调质钢40Cr,分别为562 MPa和0.614。增加钢中V,所形成的大量细小弥散V(C,N)质点与铁素体间具有特定的位向关系,有显著的析出强化和组织细化作用,使37MnSiVS钢微观组织均匀细小,铁素体硬度明显增加,珠光体与铁素体的显微硬度比减小,从而呈现出十分优异的高周疲劳性能。     

不同氧含量非调质钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳试验对比研究了两种不同氧含量(0.0018%和低于0.001%)中碳微合金非调质钢F45MnV在不同状态(正火、调质和锻造)下的高周疲劳性能。结果表明,在具有均一回火索氏体组织的调质态,低氧料F45MnV-1的疲劳性能优于高氧料F45MnV-2;在具有类似铁素体+珠光体组织的正火态,两种料的高周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率基本一致;锻态F45MnV-1料由于具有细小、均匀的铁素体+珠光体组织,其高周疲劳性能优于正火态F45MnV-1料,而与调质态F45MnV-1接近。对于铁素体+珠光体组织和均匀调质组织,非金属夹杂物对疲劳破坏行为的不同影响是上述试验钢疲劳性能差异的主要原因。此外,两种试验钢的铁素体+珠光体组织的裂纹扩展速率均略低于调质态组织。     

钒对中碳非调质钢疲劳性能的影响

采用旋转弯曲疲劳实验研究了含钒的38MnVS钢与不含钒的38MnS钢在热锻态和退火态下的疲劳行为.结果表明,V元素主要通过析出强化和组织细化改善铁素体 珠光体型非调质钢的疲劳性能.在热锻态,V(C,N)呈细小弥散分布,与铁素体间具有特定位向关系,具有明显的析出强化和细化组织作用.铁索体的强化使得疲劳裂纹萌生和扩展的抗力提高,因而38MnVS钢的疲劳性能明显优于38MnS钢;在退火态,V(C,N)质点长大,与铁素体间失去共格关系,不再具有明显的析出强化作用,因而退火态38MnVS钢的疲劳性能明显低于热锻态,而与38MnS钢的疲劳性能相当.     

转炉-精炼-连铸法生产YF40MnV非调质钢的组织与性能

研究了转炉-精炼(LV)-连铸法生产YF40MnV非调质钢的工艺，确定了合理的脱氧、合金化工艺、硫的加入方式及吸收率，保证了钢的纯净度，钢材非金属夹杂物达到了国家标准要求，所炼的YF40MnV非调质钢各项性能均达到同类电炉钢和调质钢(45、40Cr)的水平。     

非调质钢汽车连杆的疲劳性能

针对40MnV非调质钢汽车连杆锻后空冷和锻后正火两种工艺进行疲劳试验对比,对两种工艺连杆的疲劳极限进行计算,发现冲击韧性不是影响非调质钢的主要因素,锻后空冷的控制可提高连杆的疲劳寿命.     

18Mn2SiVB非调质钢中夹杂物对其疲劳性能的影响

对所研制的18Mn2SiVB非调质钢中的夹杂物种类、形态及大小对钢疲劳性能的影响进行了研究。结果表明,锻后空冷18Mn2SiVB钢代替调质钢制造的卡车前梁,其疲劳寿命大于150万次,满足了60万次的使用要求。钢中存在形状不规则和多棱角、大尺寸（1～100μm）氧化物夹杂是疲劳强度降低的主要原因。     

扭转疲劳断裂机制图

本文研究了40Cr钢不同回火态,不同应力水平下缺口扭转疲劳断裂的寿命、宏观断口类型和微观断裂机制。断口分析表明,在同一回火温度下,随着应力的升高,断裂类型由正应力断裂→纵向剪切断裂→横向剪切断裂转变;同一应力水平下,随着强度的增加,断裂类型由剪切型向正断型转变;正断型的断裂机制为:T→S+I→D+I,剪切型的断裂机制为:T→S′→D。根据本工作结果总结出扭转疲劳断裂机制图。     

曲轴开裂拉瓦失效分析

卡车的大马力发动机在行驶过程中突然异响,经拆解发现,发动机第5缸连杆瓦拉瓦、抱轴,第5缸连杆轴颈拉伤并出现与轴向呈45°的裂纹,其他轴瓦检查主轴承下瓦有轻微拉伤。通过宏观痕迹分析、断口分析、金相分析、化学分析、硬度检测等手段,研究其失效形式及原因。结果表明:曲轴先开裂后,轴颈表面形成刀口,导致了拉瓦、抱轴事故的发生;曲轴的裂纹起源于油道内壁（淬硬层以下）的扭转疲劳开裂,与曲轴受到异常的扭转力有关。非调质钢曲轴基体中存在大量聚集成排的MnS夹杂物,是疲劳裂纹起源的另一个诱因。后续通过对配对的扭振减振器进行台架试验检测,发现扭振减振器已失效。     

Fatigue damage analysis on body shell of a passenger vehicle

A method for design durability qualification of a vehicle body shell is presented. Field test data were used to produce an accelerated durability test that retains all of the damaging real time load histories present in the original test cycle. Fatigue analysis methods are used to access and compare the fatigue damage imposed during durability test and laboratory (torsion) experiments. A numerical methodology (FEM) was used to determine the critical local stresses on the component. These stresses were then experimentally measured by using strain gauges. Field tests were performed over public road tracks (stone paved and land surfaces) for loaded and empty vehicles in the customer environment. This acquired data was used to simulate durability tests in laboratory. A correlation between the results obtained in the durability tests and those obtained in a torsion experiment in laboratory was done.     

疲劳损伤定量分析与失效评估研究进展

本文对疲劳损伤定量分析的理论和模型、断口定量分析疲劳寿命、疲劳应力以及对工程构件安全使用具有重要意义的基于损伤容限设计思想的原始疲劳质量与失效评估技术的研究现状进行了分析.通过断口定量反推疲劳应力和疲劳寿命应用最多的是Paris公式,疲劳裂纹萌生寿命目前还无法直接从断口上反推出来,一般通过人为设定a0值的方法计算疲劳裂纹萌生寿命.相对而言,国外对在役构件的剩余寿命评估方面开展了较多的工作.本文分析比较了国内外在疲劳损伤定量分析与失效评估研究的侧重点和思路的异同,并指出了加强失效分析在产品设计、生产、使用和维护各个环节的应用力度及开展失效评估技术研究是失效分析领域发展的两个重要方向.     

镍基铸造高温合金低周疲劳研究进展

镍基铸造高温合金具有优异的高温性能,广泛应用于航空发动机涡轮叶片等热端部件之中。航空发动机涡轮叶片是发动机中工作环境最为恶劣、结构最为复杂的零件之一,在发动机运行过程中所产生的高温交变应力的作用下,合金承受着严重的应力、应变循环损伤,裂纹往往在合金中的薄弱区域形成并扩展,使合金以低周疲劳的模式失效,严重影响了合金的服役寿命,因此对合金低周疲劳性能的研究尤为重要。本文详细阐述了影响镍基铸造高温合金低周疲劳性能的表面缺陷、内部组织及缺陷、晶体取向和低周疲劳试验条件等四方面因素,从位错运动方式和形态变化特点出发,研究了不同温度下镍基铸造合金的变形机制,最后总结了合金低周疲劳寿命预测的应力应变准则、能量准则、损伤累积准则及临界面和临界距离准则。     

天然橡胶/顺丁橡胶共混物疲劳历程的研究

采用扫描电子显微镜、电性能测定和热重法等分析手段，研究了炭黑补强的天然橡胶／顺丁橡胶共混硫化胶的疲劳历程，探索了其内在的疲劳损伤机理。     

J.H.1957铝合金活塞断裂分析

东风四型机车内燃机上所用Ｊ．Ｈ．１９５７活塞,在运行约１．８×１０８ｍ后出现断裂。采用扫描电镜等手段分析了断裂活塞,结果表明活塞断裂的性质属于疲劳断裂。疲劳源是Ｕ形槽根部表面上的切削刀痕。     

TB6钛合金疲劳及裂纹扩展性能研究

本文对TB6钛合金锻件弦向和径向两种取样方向分别进行了室温和200℃下旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳和疲劳裂纹扩展性能试验研究。试验结果表明,弦向（C）和径向（R）两种取样方向对该合金锻件的旋转弯曲高周疲劳、轴向低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展性能没有影响;温度升高可加速该合金锻件的疲劳裂纹萌生,但在裂纹扩展阶段,该合金高温下的韧性优势与屈服强度降低的劣势平衡的结果使其在室温～200℃温度范围内的疲劳性能基本不受温度的影响;在10—20mm的厚度范围内,厚度对该合金的疲劳裂纹扩展性能没有影响;在3．5％NaCl盐雾环境中。腐蚀介质对TB6钛合金的疲劳裂纹扩展速率在初始阶段有迟滞作用,但在应力强度因子范围大于14MPa m后有加速作用。     

超声频分量双周疲劳载荷作用下焊接接头疲劳行为

使用带超声频载荷分量的双周疲劳试验装置对Q345钢焊接接头分别进行纯低周、纯高周以及双周循环加载条件下的疲劳试验.应力比R为O.5,高周载荷频率约19 kHz.结果表明,叠加于大幅低周循环载荷上的小幅高周循环载荷及叠加于大幅高周循环载荷上的小幅低周循环载荷都能够对焊接接头造成严重的疲劳损伤.通过按外包络线表征双周疲劳强度,如果疲劳寿命使用低周载荷循环周次表征,低估了高周载荷分量对焊接接头造成的损伤;如果疲劳寿命使用高周载荷循环周次表征,又高估了低周载荷分量对焊接接头造成的损伤.     

Behavior of Fe-Mn-Al-C steels during cyclic tests

Alloys of the FeMnAlC system have been used for cryogenic purposes and for applications up to 673 K. At low temperatures, they have in general a better performance than austenitic Cr-Ni steels as far as fatigue is concerned, but are inferior to martensitic Cr steels. However, since the fatigue strength of FeMnAlC alloys in the temperature range of 523 to 823 K is higher than at room temperature, the present work has been conducted to describe the behavior of such alloys under the action of cyclic loading, including elasto-plastic deformation and cyclic temperatures. It has been concluded that components can be successfully subjected to cyclic loads in the elasto-plastic regime and to periodic changes in temperature under normal service conditions.     

高浓度渗碳及其性能研究

对比研究了高浓度渗碳与常规渗碳后试样的组织和性能。结果表明：高浓度渗碳试样的硬度，耐磨性，接触疲劳性能最高，弯曲疲劳性能与常规渗碳试样的大致相同，并对试验结果进行了较为系统的微观机理分析。     

组织状态对循环冲击及非冲击载荷下裂纹扩展的影响

本文对10~#钢和45CrNi合金钢的几种组织状态分别进行了冲击疲劳及非冲击疲劳裂纹扩展试验,结果表明:45CrNi的组织状态对冲击疲劳裂纹扩展的影响较对非冲击疲劳的大;10~#钢的组织状态对两种载荷下的裂纹扩展基本上无影响。结合微观机制和载荷特性,讨论了组织因素对冲击、非冲击疲劳裂纹扩展的影响。