不同加载频率下GCr15钢超高周疲劳行为的研究

分别采用常规和超声疲劳的试验方法,结合断裂力学理论以及FRASTA仿真,开展了GCr15钢超高周疲劳破坏行为的研究。结果表明,根据裂纹萌生位置的不同,疲劳破坏分为表面和内部破坏两种,其中内部破坏伴有granular bright facet(GBF)现象的产生,整个内部裂纹具有Fish-eye形貌特征。材料的疲劳S-N曲线呈现持续下降的趋势,ΔKGBF(4～4.2MPa·m1/2)是控制内部裂纹扩展的临界参数,超声疲劳试验提高了材料的疲劳强度,高强度钢的超高周疲劳行为的研究应采用常规试验为主,超声为辅的试验方法。     

The very high cycle fatigue properties of bearing steel GCr15 prepared by two processing routes

真空冶炼与电渣重熔2种工艺制备的GCr15轴承钢的超高周疲劳测试结果表明,电渣 重熔能更好地控制钢中夹杂尺寸及其分散性, 因此具有较好的疲劳性能.实验与理论分析表 明, 对于一定强度的材料, 疲劳萌生处的颗粒亮区(GBF)边界处的应力强度因子范围 (αK GBF$ )为一恒定值,且随材料的屈服强度增加αK GBF逐渐减小.     

电渣重熔GCr15SiMn轴承钢轧材夹杂物特征研究

以转炉-LF精炼-VD-模铸-轧机开坯-电渣重熔为工艺流程生产的GCr15SiMn轧材为对象,利用扫描电镜和能谱仪(SEM-EDS)分别对钢材垂直和平行轧制方向边缘、1/2半径处和中心部位夹杂物的类型、形貌、数量和尺寸进行了分析和讨论。结果表明,轴承钢GCr15SiMn轧材中夹杂物主要为单一镁铝尖晶石夹杂物、单一氮化钛夹杂物以及以镁铝尖晶石为核心,以氮化钛为外围的复合夹杂物和少量的钙铝酸盐夹杂物等;垂直轧制方向夹杂物数量在边缘部位分布最多,在1/2半径处分布最少,夹杂物总体尺寸由边缘部位到中心部位逐渐增大,夹杂物长宽比多分布在1~2之间;平行轧制方向夹杂物数量也是在边缘部位分布最多,在1/2半径处分布最少,相比边缘和中心部位,1/2半径处夹杂物总体尺寸在≥4μm范围内的比例以及夹杂物长宽比在≥3范围内的比例都最大。     

GCr15钢旋转弯曲超长寿命疲劳性能分析

轴承钢GCr15旋转弯曲超长寿命疲劳实验获得的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大且呈连续下降趋势,不能用台阶下降的S-N曲线描述.断口分析表明,在高应力幅区疲劳破坏主要起始于试样表面的加工划痕或夹杂物;随着应力幅的降低,疲劳破坏主要起始于试样内部的夹杂物.内部破坏均带有鱼眼特征,大部分的内部夹杂物周围带有颗粒亮区(GBF区).夹杂物尺寸的较大分散程度和小尺寸夹杂物的簇集是引起GCr15钢疲劳寿命分散性较大的因素.使用推定的GBF区成长率能够定量分析夹杂物尺寸对疲劳寿命分散程度的影响.     

SUJ2轴承钢超声疲劳GBF内裂纹扩展规律

利用超声疲劳低-高应力两步变幅加载技术研究了JIS SUJ2高强轴承钢疲劳断口上GBF(granular bright facet)内裂纹萌生与扩展规律。结果表明,随外加应力幅增加GBF尺寸减小,固定应力幅下的GBF尺寸为恒定值,与夹杂物尺寸无关;且在固定应力幅下,N f∝A槡inc-8,疲劳寿命N f随着夹杂物尺寸的增加而降低。研究表明,GBF形成于疲劳初期(在105周次左右,相应于小于1%的总寿命),随循环周次的增加,GBF尺寸基本不增加,直至接近最终疲劳寿命时(超过90%总寿命)GBF裂纹快速扩展直到最终尺寸。     

PMO对定向凝固GCr15轴承钢枝晶臂间距的影响

为了解脉冲磁致振荡(pulse magneto-oscillation, PMO)技术对GCr15轴承钢定向凝固组织的作用,通过改变PMO参数和抽拉速率,研究了不同抽拉速率下PMO对定向凝固GCr15轴承钢枝晶臂间距的影响。结果表明：在相同抽拉速率下,PMO的峰值电流依次为150、250、350k_i A时,GCr15轴承钢的一次和二次枝晶臂间距先增大后减小。当峰值电流固定为350k_i A时,随着PMO频率从90、240、390k_f Hz依次增大,一次枝晶臂间距先减小后增大,二次枝晶臂间距逐渐变大。同时,随着抽拉速率的提高,枝晶臂间距减小幅度逐渐降低。通过测量温度梯度发现,在PMO作用下,固-液界面前沿液相中温度梯度的提高和溶质分布的变化,是枝晶臂间距减小的主要原因。     

GCr15SiMn贝氏体轴承钢超声滚压表层组织与性能

目的 研究超声滚压加工对贝氏体轴承钢的影响,并分析超声滚压工艺参数对贝氏体轴承钢试样表层组织及性能的影响规律,为提升贝氏体轴承表面性能提供理论及试验依据。方法 通过超声滚压加工前后试样对比分析,确定超声滚压处理技术对贝氏体轴承钢组织性能的提升;通过单因素试验法,研究超声滚压工艺试样组织、性能的影响规律;通过表面与截面组织相结合的方法,分析贝氏体轴承钢组织的类别特征。结果 根据试样表面状态可将原始试样分为3类:细晶层存在表面微裂纹的截面组织、细晶层无裂纹的截面组织及无细晶层截面组织。超声滚压后,3类截面组织均产生塑性变形层,无细晶层截面组织形成的塑性变形层最厚。超声滚压处理后,存在于原始试样表面的机加工纹理变细,犁沟变浅;试样表面粗糙度降幅可达75%,试样表面硬度增幅为4%,且试样表面产生了约90 μm硬化层。结论 相同静压力下,随电流增加,试样表面粗糙度显著降低,塑性变形层显著增加,硬度、硬化层深度增加但增幅较小;相同电流下,随静压力增加,试样表面硬度、塑性变形层深度、硬化层深度及表面硬度增加,粗糙度变化不大。     

氢对高强弹簧钢50CrV4超高周疲劳性能的影响

制备了3种不同氢含量的高强弹簧钢50CrV4样品(淬火,回火样品,0.6×10-6;真空退火样品,0.2×10-6;高温高压热充氢样品, 2.5×10-6).SEM观察表明,疲劳断口内部起裂源为小夹杂团簇;疲劳强度测试表明,随氢含量(c)的增加,疲劳强度基本上按σ0-α exp(c)规律降低, Basquin方程中的Basquin指数随氢含量的增加有明显变化.     

晶粒尺寸对42CrMoVNb钢超高周疲劳性能的影响

研究了不同热处理制度下得到的3种具有不同晶粒尺寸的42CrMoVNb高强度钢的超高周疲劳性能. 结果表明, 超高周疲劳强度和疲劳强度比并不随晶粒尺寸的减小而单调提高, 中等晶粒尺寸的试样具有最高的疲劳强度和疲劳强度比. SEM断口观察表明, 绝大部分试样的疲劳裂纹起源于夹杂物. 随着疲劳断口裂纹源夹杂物处应力强度因子幅ΔK_inc的减小, 疲劳寿命N_f增加; 而在夹杂物周围的粗糙粒状区域(GBF)的应力强度因子幅ΔK_GBF并不随N_f变化而变化, 基本为一常数, 且粗晶粒试样的ΔK_GBF高于细晶粒试样. 这表明, 细化晶粒对高强度钢的超高周疲劳性能有着复杂的影响,存在一个合理的细化晶粒范围.     

氢对含(Ti,Mo)C析出相的调质钢的超高周疲劳性能的影响

研究了未溶和回火析出的(Ti,Mo)C析出相的氢陷阱作用对调质铬钼钢的超高周疲劳性能的影响.结果表明:球形未溶(Ti,Mo)C析出相的氢解吸附激活能为142.6 kJ/mol,这种强氢陷阱在电化学充氢条件下不会捕获氢;细小的回火(Ti,Mo)C析出相是有效的氢陷阱,其捕获的氢的解吸附激活能为17.0kJ/mol,这部分...     

汽车用高强度弹簧钢54SiCrV6和54SiCr6 的超高周疲劳行为

研究了54SiCrV6和54SiCr6两种洁净高强弹簧钢的超高周疲劳行为,并利用FESEM和EPMA对疲劳断口进行了观察．实验结果表明,在高应力幅区,两种弹簧钢的疲劳破坏均起源于表面基体;而在低应力幅长寿命区,疲劳开裂均发生在试样内部．54SiCrV6钢的S-N曲线为典型的台阶式曲线,在10^9循环周次内,其疲劳极限消失;而54SiCr6钢存在疲劳极限．疲劳断口分析表明,54SiCrV6钢内部破坏是由钢中小夹杂物聚集引起的,而在54SiCr6钢中则起源于碳化物的偏聚．临界夹杂物尺寸的估算表明,当高强弹簧钢中的夹杂物尺寸大于临界夹杂物尺寸时,其疲劳极限消失．     

CRYSTAL DEFECTS IN PLASMA NITRIDED LAYER CATALYZED BY RARE EARTH

1. IntroductionPlasl1la l1itridillg catal}'zed b}' rare-earth (RE) ele1llel1ts has beel1 a s1lccessf1[ltecllllolog)-["'], however it also causes a llul11ber of problenls. FOr exan1ple. tx-lly tlle REllas the catalytic effect or l1oxt' RE effects ol1 the s…     

MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF HIGH BORON BEARING STEEL

1. IntroductionShieldi11g lnaterials play an ilnporta11t role iu the national defence a11d nuclear powerplal1ts. Recently, great efforts have bee1l 1nade on its developnlentll'2]. It's well known thatboron has pron1ising hot lleutrol1 absorptioll properti…     

HIGH CYCLE FATIGUE PROPERTIES OF NICKEL-BASE ALLOY 718

The fatigue properties of nickel-base Alloy 718 with fine- and grain-coarse grains were investigated. In the fine-grain alloy, the fatigue strength normalized by the tensile strength was 0.51 at 10^7 cycles. In contrast, the fatigue strength of the coarse-grain alloy was 0.32 at the same cycles, although the fatigue strengths in the range from 10^3 to 10^5 cycles are the same for both alloys. The fracture appearances fatigued at around 10^6 cycles showed internal fractures originating from the fiat facets of austenite grains for both alloys. The difference in fatigue strength at 10^7 cycles between the fine- and coarse-grain alloys could be explained in terms of the sizes of the facets from which the fractures originated.     

γ-TiAl合金的高周疲劳行为

研究了铸造Ti-46.5Al-5Nb(原子分数,%)合金的高周疲劳行为.结果表明Ti-46.5Al-5Nb合金具有较好的室温高周疲劳性能,其疲劳极限σ-1=510 MPa,与合金的断裂强度σb的比值为1.1.试样的形状对Ti-46.5Al-5Nb合金的室温拉伸强度影响较大,由此可以解释合金的疲劳强度与断裂强度的比值大于1.同时,用扫描电镜对合金的高周疲劳断口进行了观察.     

GCr15轴承钢接触疲劳次表面裂纹的跟踪观察SCIEI

本文在对轴承钢接触疲劳剥落过程进行连续追踪观测的基础上,推导了次表面裂纹扩展的估算公式。理论分析和试验结果表明,接触疲劳寿命与次表面裂纹扩展角之间存在着明显的对应关系。并对残余压应力和残余奥氏体可以提高接触疲劳寿命的原因提出了新的解释。     

碳钢材料在573K水介质和空气中疲劳性能的研究

研究了国产碳钢材料在573K、溶解氧浓度5μg/kg至8mg/kg的水介质和573K空气中的疲劳性能。疲劳试验是在应变控制模式下进行,试验条件是三角波形、应变速率1×10-3s-1以及总应变0.5%～2.4%。试验后用扫描电镜观察试样断面。试验结果表明,在溶解氧浓度大的情况下,溶解氧浓度对试样的疲劳寿命有明显的影响;溶解氧浓度越大,试样断面上的二次裂纹越多。此外,所有试验数据都分布在ASME设计疲劳曲线之上,高温水介质对碳钢材料的疲劳性能有很大的影响。     

MICROSTRUCTURE AND FATIGUE PROPERTIES OF RAIL STEEL

The subcritical propagation of fatigue cracks and the microstructure of rail steel with relationto stress ratio have been studied.The effect of mierostrueture of the rail steel on their fatiguelives has been discussed.     

环境介质对40Cr结构钢高周和超高周疲劳行为的影响

选用40Cr结构钢,分别在空气、水和3.5%NaCl水溶液中进行旋转弯曲疲劳实验,研究环境介质对该结构钢高周和超高周疲劳特性的影响.结果表明,40Cr钢在水环境中的疲劳强度比在空气中明显降低;在3.5%NaCl水溶液环境中的疲劳强度比在水中低.断面观察显示,在水和3.5%NaCl水溶液中,疲劳裂纹多源萌生;在稳态扩展阶段,裂纹沿品界扩展并存在广泛分布的沿晶二次裂纹.