汽车齿轮轴用钢SCM440H扭转疲劳寿命及断裂特征分析

通过试验测定汽车齿轮轴用钢SCM440H经淬火和高温回火后的扭转疲劳寿命,并采用扫描电镜(SEM) 对疲劳断口进行观察、分析。结果表明,显微组织为回火索氏体的SCM440H齿轮轴用钢,在106的循环周次下,扭转疲劳强度约为253MPa;不同切应力幅下的扭转疲劳断口呈现韧性断裂特征,疲劳断口裂纹源处没有明显的析出物。     

Q345R钢湿硫化氢预腐蚀低周疲劳行为

对Q345R钢在湿硫化氢环境中预腐蚀低周疲劳性能进行了研究,以硫化氢溶液的浓度和预腐蚀时间为环境因素.低周疲劳试验在MTS-809疲劳试验机上进行,对各试验组的结果数据进行回归分析,得到各试验组环境下Q345R钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线等低周疲劳特性.不同试验环境下的预腐蚀低周疲劳结果表明,材料循环应力应变响应特性不受环境因素影响,为循环硬化特性;预腐蚀时间因素对材料低周疲劳寿命的影响比硫化氢溶液的浓度因素显著.试样断口为典型的低周疲劳断裂形貌,裂纹扩展阶段为脆性准解理断裂特征.     

100Cr6轴承钢的超高周疲劳性能研究

采用旋转弯曲疲劳、SEM+EDS、面扫描等方法,研究了试验用100Cr6轴承钢的高周及超高周疲劳性能,以及传统疲劳极限附近的失效概率分布,并统计了夹杂物的成分、尺寸等信息。结果表明试验钢100Cr6的传统疲劳极限为967 MPa,在其之下的960 MPa应力幅值条件下,部分试样通过107循环周次后仍出现疲劳断裂失效,非无限寿命。在传统疲劳极限附近,相比于正态分布,疲劳寿命数据更符合二参数威布尔分布。相比于金相检验和面扫描,疲劳+EDS方法更能发现尺寸较大且为刚性的D类和Ds类夹杂物。     

16MnR 钢的高应变超低周疲劳性能

从压力容器的实际工况和抗震安全性设计出发,研究了压力容器用钢16MnR 钢的高应变超低周疲劳性能。采用横向应变控制方法,在 MTS809拉扭复合疲劳试验机上测定了试验钢应变疲劳过程中的循环应力响应特征及循环应力与应变的关系等超低周疲劳行为;通过拟合 Basquin 公式和 Coffin-Manson 公式,获得了试验钢的高应变超低周疲劳寿命预测公式。断口扫描发现,超低周疲劳下,多处裂纹萌生于试件表面,然后裂纹共同向内扩展,直到最后快速断裂。     

阻尼器用低屈服点钢BLY160的低周疲劳性能

对BLY160低屈服点钢低周疲劳性能进行了研究。采用轴向应变控制方法,在MTS809电液伺服疲劳试验机上开展低周疲劳试验,分别研究了在循环载荷作用下试验材料的循环应力响应特征、循环应力与应变的关系以及应变幅和应变速率对材料低周疲劳性能的影响。试验结果表明,BLY160钢具有良好的低周疲劳性能,完全满足耗能阻尼器用钢的需要。     

高强度热轧双相钢的低周疲劳性能

从热轧双相钢的实际应用需求出发,研究了高强度热轧双相钢DP600的低周疲劳性能。采用轴向应变控制方法对DP600钢进行了低周疲劳试验,并对试验数据进行拟合计算,得到DP600钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线和过渡疲劳寿命。通过扫描电镜观察疲劳断口,结果显示低周疲劳条件下,DP600钢断裂裂纹起源于试样表面,裂纹扩展前期呈现部分脆性断裂特征,后期则以明显的韧性断裂为主。     

显微组织对X80钢疲劳裂纹扩展行为的影响

疲劳性能是油气管道安全设计和评价的重要参考因素。在MTS伺服液压万能试验机上，测定了贝氏体/铁素体(B+F)双相X80管线钢在不同应力下的疲劳寿命；使用MTS Landmark 250KN型疲劳试验机对C(T)试样的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了测定。结果表明，疲劳寿命随最大应力减小而增加，当最大应力降至最大工作应力460 MPa,疲劳寿命约为4.1×10⁵循环周次；疲劳裂纹产生于钢板表面，然后向内扩展，直至断裂。在Paris区，当ΔK=30 MPa m^1/2,疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK的关系曲线图出现转折点。研究成果可为高强钢的疲劳寿命预测和疲劳性能评估提供参考。     

Q235钢结构材料的超低周疲劳性能

对钢结构材料 Q235钢的超低周疲劳性能进行了研究。采用横向应变控制方法,保持频率1 Hz 恒定,在岛津电液伺服疲劳试验机上开展了试验钢的超低周疲劳试验。获得了循环应力响应特征曲线等实验数据,并在此基础上分别建立了试验钢基于塑性应变幅及应变速率的超低周疲劳寿命预测公式,且2种公式均能较好地对其寿命进行预测。通过电镜扫描(SEM),分析了试验材料超低周疲劳下的微观断裂机理。研究结果表明,试验材料在超低周疲劳与低周疲劳下的疲劳性能,如循环响应特征、寿命预测公式以及微观断裂机理等方面均存在一定的差异。     

一种工程机械用钢Q690疲劳性能研究

文章研究在对称应变控制条件下690 MPa级别低合金高强钢的疲劳性能,采用岛津疲劳试验机进行疲劳实验,采用扫描电镜等设备对疲劳试样断口进行断口形貌分析.研究结果表明:低周疲劳实验中,随着循环应力的增加,循环周次逐渐减少.在小应变振幅条件下,试样出现明显加工硬化和软化现象;在大应变振幅条件下,试样并未发生加工硬化现象,只...     

奥氏体钢四点弯曲疲劳行为的数值模拟与试验

采用有限元方法对奥氏体钢四点弯曲疲劳试验的加载过程进行了数值模拟,分析了疲劳试样的应力分布与疲劳寿命,确定了受力分布相对均匀的试样的合理尺寸范围,并对一种Cr-Mn奥氏体钢进行了四点弯曲疲劳试验研究,对比分析了有限元模拟与试验结果间的差别与原因。结果表明,试样尺寸不同,两加载辊之间的应力分布规律不同;当t/h(材料厚度/加载辊距)1.4时,最大应力出现在靠近加载辊的内侧,距加载辊0.4~0.5 mm;当t/h=1.2~1.4时,两加载辊之间的应力分布比较均匀,最大模拟应力与加载应力(理论值)的误差小于5%;当t/h1.2时,最大应力出现在两加载辊中间,其中t/h=0.7~0.8时,模拟值最大应力与加载应力比较接近,但应力分布均匀性较低;采用t/h≈1.3的试样进行疲劳试验研究,试验后的疲劳裂纹均产生在两加载辊中间,在加载辊外侧未发现疲劳裂纹,这与模拟结果相一致;模拟疲劳极限为498 MPa,循环4.0×10~6周次,试验测定疲劳极限为505MPa,循环3.6×106周次,模拟值略小于试验值,可见有限元方法可以较准确地预测材料的疲劳寿命。     

二次带状组织对低合金非调质钢疲劳性能的影响

采用应力比为0.1的轴向拉伸疲劳试验分别研究了低合金钢DG20Mn和35CrMo钢的疲劳性能与带状组织的关系.结果表明:带状组织对试验材料的轴向拉伸性能没有明显影响,对35CrMo钢的轴向拉伸疲劳性能影响较小,但严重减弱DG20Mn钢的轴向疲劳性能.带状组织对疲劳性能的影响主要是由于在高的疲劳拉应力下,带状组织引发疲劳微裂纹、微空洞等疲劳损伤,导致疲劳裂纹萌生及扩展模式发生变化,从而影响疲劳性能.      

连续油管用钢CT80低周疲劳性能研究

对CT80连续油管用钢进行了低周疲劳性能试验,通过应变幅为0．4％-1．5％,7个级别的恒应变控制实验,研究了CT80的循环特性、疲劳特性,确定了疲劳寿命与应变幅之间的关系式,并使用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了观察和分析。结果表明：该材料为循环软化,疲劳裂纹起始于试样表面,呈多源性特征。     

金属注射成形冷作工具钢的超声疲劳性能

用超声疲劳试验研究了金属注射成形(MIM)冷作工具钢和锻轧钢(JIS SKD11)的高周疲劳性能。锻轧钢试样于423K回火1h。另一方面，为了评估回火温度对疲劳性能的影响，将MIM钢试样于不同温度下进行了回火。在N=103～108疲劳寿命范围内进行了超声疲劳试验。MIM钢试样的疲劳强度和锻轧钢试样相同。MIM钢试样的疲劳强度随着回火温度升高而减低。显微组织的观察结果表明，MIM钢试样的碳化物的直径与形状比锻轧钢试样的均一。     

激光金属沉积TA15钛合金工字梁疲劳性能研究

激光金属沉积（LMD）是一种应用广泛的金属增材制造技术,可以快速成形复杂的结构件。以TA15钛合金粉末为原材料,采用激光金属沉积技术成形了TA15工字梁缩比件,进行了LMD TA15钛合金工字梁试样的疲劳试验和失效分析,研究了LMD TA15钛合金材料和结构的疲劳性能。对4件试样在应力比为0.06,载荷峰值为80%静力破坏载荷的交变载荷下进行四点弯曲疲劳试验,受成形缺陷影响,试样出现混合失效模式：两件试样无明显缺陷,裂纹形态为受拉缘条角裂纹,两件试样为内部气孔缺陷诱发失效,裂纹形态为受拉缘条半椭圆裂纹。起裂位置与缺陷和应力水平有关,存在明显的差异。为阐明试样疲劳失效行为,进行了有限元分析,获得起裂位置的应力水平,分析了缺陷和应力水平对疲劳寿命的影响。结果表明,缺陷是影响试样疲劳性能的主导因素,缺陷降低疲劳寿命50%以上,对于无明显缺陷试样,试样的疲劳行为受到应力水平控制。     

高强度中碳钢C38的超长寿命疲劳性能研究

采用超声疲劳试验技术对高强度中碳钢C38的超高周疲劳性能进行了研究,用扫描电镜对疲劳断口进行了分析.结果表明:高强度中碳钢C38的S-N曲线并没有呈现阶梯状,超过107～108次应力循环后,试样仍会继续发生破坏.     

高温渗碳轴承钢旋弯疲劳裂纹萌生与扩展行为

 为了提高航空轴承的服役寿命,借助QBWP-10000X型旋转弯曲疲劳试验机,研究了高温渗碳轴承钢的旋转弯曲疲劳性能和裂纹萌生扩展行为。结果表明,钢的中值疲劳强度达到913.3 MPa。有效渗层中大量M₂₃C₆和少量M₆C碳化物显著提高了试验钢的表面硬度,渗层不同碳浓度导致马氏体先后发生相变而形成408 MPa表面压应力,进而提高了钢的疲劳性能。疲劳裂纹主要萌生在表面缺陷和次表面碳化物,分别占比71.4%和 28.6%。萌生裂纹缺陷特征尺寸及承载应力对应力强度因子和循环次数影响显著,深犁沟形状由于涉及应力集中而直接影响疲劳循环次数,承受相同加载应力碳化物特征尺寸越大,循环次数越低。裂纹萌生后沿渗碳层碳化物边界快速扩展同时向芯部缓慢扩展,最后在试样疲劳源对侧近边缘区域发生准解理和韧性混合断裂。     

工业纯钛TA2拉伸及低周疲劳性能的各向异性

为系统研究工业纯钛TA2拉伸性能及低周疲劳性能的各向异性,沿轧制方向（RD）、与RD呈30°方向（RD-30°）、与RD呈60°方向（RD-60°）及垂直轧制方向（TD）开展了室温拉伸及低周疲劳试验。结果表明：随着取样角度增加,屈服强度增加,屈强比上升,材料的塑性下降。基于Hollomon模型及Johnson-Cook模型对工业纯钛真实应力应变曲线进行预测,发现Hollomon模型预测精度更高。低周疲劳试验结果表明：不同取样方向的试样均呈现循环软化特征,随着取样角度增加,恒定应变幅下循环应力幅值增加,总的应变能密度增加,导致疲劳寿命呈下降趋势。不同取向试样的低周疲劳寿命满足Manson-coffin经验关系式。     

高氮不锈轴承钢组织表征与滚动接触疲劳失效机制

高氮不锈轴承钢作为第三代轴承钢材料,被广泛应用于航天飞机燃料泵轴承、飞机发动机主轴轴承等领域,现已经成为航空航天关键基础材料。而国内关于高氮不锈轴承钢滚动接触疲劳性能研究几乎空白,因此对加压电渣冶炼工艺制备的高氮不锈轴承钢采用不同回火温度热处理,进行力学性能测试、微观结构表征和滚动接触疲劳性能测试。结果表明,试验钢1 030℃淬火+180℃回火热处理工艺抗拉强度为1 899.7 MPa、硬度为60.7HRC,500℃回火后硬度与180℃相当,抗拉强度提升至2 213.5 MPa;通过对500℃高温回火试样基体表征,发现基体内纳米级Cr-N第二相析出是二次硬化现象产生的主要原因。180℃回火试样滚动接触疲劳寿命L10为1.67×107,500℃回火试样L₁₀为2.85×10⁷,提高了70%;通过对2组试样疲劳剥落坑深入表征,发现180℃回火试样次表层沿晶断裂是引起滚动接触疲劳失效的主要原因;结合基体残余应力测量结果分析,500℃高温回火残余拉应力为41 MPa,低于180℃回火的101 MPa。高温回火基体内析出的纳米级Cr-N第二相可以降低位...     

一种400 MPa级铌微合金钢的疲劳性能

 采用四点弯曲疲劳试验研究了应力比为 -0.82和 -1的含铌微合金钢SQ390的疲劳行为,对疲劳断口进行了SEM分析,用试验结果对Soderberg公式进行了验证。结果表明,试验钢的弯曲疲劳曲线呈直线形,两个应力比下的弯曲疲劳强度分别为275 MPa和256 MPa,疲劳裂纹均起源于试样表面。Soderberg公式对低合金钢四点弯曲疲劳试验结果非常适用。     

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。