喷丸处理EA4T车轴钢疲劳性能和残余应力松弛行为研究

目的 研究不同喷丸工艺处理EA4T车轴钢的疲劳性能和破坏行为,并分析表面影响层性能,尤其是表面残余应力对疲劳强度的影响机理。方法 采用传统喷丸（CSP）和微粒子喷丸（MSP）工艺分别对EA4T车轴钢进行处理,对不同喷丸处理后的试样进行表面性能分析,然后采用旋转弯曲疲劳试验机进行疲劳试验,获得疲劳S-N曲线和残余应力松弛过程,并通过扫描电镜对发生疲劳失效的断口进行观察。结果 与CSP相比,MSP可以引入更高的表面硬度和残余压应力,同时又可以有效地减小表面粗糙度。喷丸可以有效地提高试样的疲劳性能,CSP和MSP分别提升了试样疲劳极限的25%和33%。所有喷丸试样残余应力松弛与循环次数（10≤N≤107）之间存在线性关系,这个线性关系可以用经验公式定量描述。在相同加载应力下,CSP试样的残余应力松弛过程比MSP试样更快,当试样在疲劳加载过程中发生残余应力松弛后,剩余的残余压应力高于初始值的80%时,疲劳失效不会发生。所有试样的疲劳裂纹均萌生于表面,喷丸没有改变试样的疲劳断裂机制。结论 与CSP相比,MSP可以引入更优的表面影响层,在相同加载应力下有更加缓慢的残余应力松弛过程,从而可以进一步提高试样的疲劳性能。另外,残余压应力、表面完整性是影响疲劳极限提升的主要因素。     

热处理对超声喷丸TC4疲劳性能的影响

对TC4进行超声喷丸（USSP）处理得到表面梯度结构,并于350 ℃分别进行60、120、180和240 min热处理。采用光学显微镜（OM）表征其微观组织,X射线衍射仪（XRD）测得残余应力场分布;通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）分别对其疲劳断口形貌、裂纹源组织进行表征。结果表明,超声喷丸处理引入的残余应力场,随热处理时间的延长,残余应力特征参数值（σ_srs、σ_mrs、Z_m和Z₀）逐渐降低。原始试样疲劳裂纹从表层萌生,超声喷丸试样疲劳裂纹以单一裂纹源形式从次表层萌生,超声喷丸+热处理试样以多源裂纹形式从次表层萌生。     

超高强度钢喷丸表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对超高强度钢23C014Ni12Cr3MOE进行了喷丸强化，采用X射线衍射应力分析方法研究了旋转弯曲疲劳过程中喷丸表面残余应力的松弛变化规律。结果表明，在疲劳循环过程中，残余应力的松弛主要发生在疲劳的初始循环100周次内，疲劳循环100周次后残余应力基本稳定在某一个应力水平上，而且其中的大幅度松弛发生在疲劳的初始循环10周次内。对比不同应力水平下的松弛行为，在疲劳极限以上的应力水平下，残余应力松弛的幅度和速率都较大。对喷丸后的试样在疲劳试验前先进行200℃／2h的保温提前应力松弛处理，然后再进行疲劳试验，200℃／2h的保温处理可降低残余应力松弛的幅度和速率甚至在低于疲劳极限的应力水平时只发生小的松弛或不发生松弛。但由于喷丸强化试样疲劳裂纹往往从次表层萌生，表面残余应力的松弛只能作为评价材料疲劳性能的一个参考数值，在工程应用时不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。     

微粒子喷丸高速动车组车轴钢疲劳性能的影响因素研究

目的 研究微粒子喷丸EA4T车轴钢表面残余应力、组织结构强化层以及表面粗糙度对疲劳性能的影响.方法 使用250℃保温2 h和550℃保温4 h的回火工艺对微粒子喷丸试样进行处理,研究微粒子喷丸试样表面残余应力和组织结构强化层对疲劳强度的影响.分析喷丸及回火处理试样表面的粗糙度、三维形貌、深度方向残余应力分布、X射线衍射峰、半高宽以及表面硬度,并进行旋转弯曲疲劳实验,确定疲劳性能.结果 微粒子喷丸增加了试样的表面粗糙度,在表面引入了深度为80～100μm的残余压应力和加工硬化.微粒子喷丸将材料的疲劳极限由365 MPa提高至470 MPa.回火处理使得喷丸试样表面微观组织发生了回复,其硬度降低,残余应力松弛.250℃保温2 h和550℃保温4 h的回火处理使得喷丸试样的疲劳强度分别降低至450 MPa和430 MPa.结论 微粒子喷丸在EA4T车轴钢试样表面引入的残余应力和组织结构强化层对疲劳强度的提高分别约为16％和23.8％,而表面粗糙度则降低了疲劳强度,降幅约为10％.     

残余应力和表面形态对60Mn疲劳性能的影响

喷丸产生的表层残余压应力使中温回火弹簧钢60Mn的疲劳极限从930提高到1010MPa,而心部的高残余拉应力又会使疲劳极限从1010降至940MPa,严重的喷丸表面损伤可以使疲劳极限从1010降至800MPa。裂纹在计入残余应力的Mises等效应力超过材料局部强度的部位萌生。喷丸产生的残余压应力可以增强裂纹闭合效应,从而降低裂纹扩展率。     

微粒子喷丸对靶材残余应力场的影响

为了研究微粒子喷丸多颗粒冲击靶材时的残余应力场,建立了1个中心粒子周边均布6个粒子的7粒子冲击模型。应用有限元软件,对微粒子搭接率、冲击速度、冲击角度、直径等喷丸工艺参数对中心粒子冲击坑中心点处残余应力场的影响进行了仿真研究。结果表明:当搭接率ζ≤0.5时,ζ的变化对残余压应力场深度没有影响,而ζ=0.75是表面残余压应力S_S变化的分界线,只有在ζ＞0.75时,残余压应力场的4个特征值才均随着ζ的增大而增大;增大微粒子直径、减小冲击角度,有利于增大残余压应力场的深度,但同时也会减小残余压应力场的大小。增大微粒子的冲击速度,残余压应力场的深度增大,而残余压应力场的大小呈现一定的波动性,但是两者均在冲击速度为200 m/s时取得最大。     

表面喷丸改善铝合金高周疲劳寿命的试验研究

对7075铝合金试件引入表面喷丸强化工艺,测试并分析表面粗糙度、表层显微硬度与表层残余应力分布情况,评估试件在低循环应力下高周疲劳寿命的增益效果,结果表明,喷丸一方面可引入高应力峰值、大应力影响深度的表层残余压应力,是改善疲劳性能的主要因素;但另一方面,过度喷丸引入的表面缺口效应也使应力敏感性大为增加,易引起应力大幅松弛,总体上选择强度较小的喷丸工艺对改善试件高周疲劳寿命更加有利。     

表面喷丸铝合金残余应力循环应力松弛试验研究

7075铝合金试样经3种喷丸工艺引入残余应力并进行循环应力试验,测试各加载周期下的残余应力与显微硬度,分析循环载荷下的残余应力松弛规律。结果表明,残余应力与显微硬度同是局部晶格畸变与塑性变形的宏观体现,在宏观应力载荷下演化趋势关系密切。且残余应力松弛特性与显微硬度演化规律主要受初始分布状态与循环应力水平控制,而循环周期的作用主要体现在前期,呈现出初期无规则大幅变化及中后期稳定小幅规律变化趋势。     

40Cr钢喷丸处理工艺的优化研究

40Cr钢经840℃油淬+500℃回火后制备三点弯曲疲劳试样,在旋转弯曲疲劳试验机上测定不同喷丸处理及喷丸后磨削处理的试样在应力比R=0.05条件下2×107循环周次的表象疲劳极限。结合试样表面残余应力分布及疲劳源的位置,分析其变化规律,用疲劳裂纹萌生的微细观过程理论对此作了合理清晰解释。探讨了喷丸工艺优化问题,并指出对一些零件应在喷丸后进行磨削处理。     

BEHAVIOR OF SHORT FATIGUE CRACKS AT BLUNT NOTCHESIN A MEDIUM CARBON STEEL

1.IntroductionTheinitiati0nandpropagation0ffatiguec=acksatn0tchesareofgreatpracticalim-portancesincethemaj0rity0ffatiguefailuresinengineeringc0mponentsandstructuresoccurduetol0calstressconcentrationsatnotches.Thefatiguelifeisusuallyseparatedintotwoparts:0neportion0flifespentincrackinitiationandtheotherp0rti0nspentinpropagati0n.However,t0talfatiguelifecannotbeevaluatedbecausetherearepresentlyn0proceduresf0revaluatingthecrackinitiati0nlength.Crackinitiati0nisusuallydefinedasthepr0cessesofl0calpl…     

轧后冷却路径对中碳钢扩孔性能的影响

利用超快速冷却技术,通过控制轧后冷却路径,调整不同的终轧温度和终冷温度,研究了冷却路径对热轧后经退火处理的中碳钢组织和扩孔性能的影响.结果表明,通过后续退火处理可以在铁素体基体上形成弥散分布的球化渗碳体组织;随着终轧温度和终冷温度的降低,退火处理后的渗碳体更加细小,且弥散程度提高.在扩孔实验中,当切向延伸率达到材料成形极限时,裂纹优先在冲孔的边缘出现,裂纹主要通过微孔集聚的方式形成;均匀细化的铁素体和球化的渗碳体组织能够明显提高实验钢的延伸率,有效阻止相邻微孔聚合,从而提高材料的扩孔性能.     

轧后冷却路径对中碳钢扩孔性能的影响

利用超快速冷却技术,通过控制轧后冷却路径,调整不同的终轧温度和终冷温度,研究了冷却路径对热轧后经退火处理的中碳钢组织和扩孔性能的影响.结果表明,通过后续退火处理可以在铁素体基体上形成弥散分布的球化渗碳体组织;随着终轧温度和终冷温度的降低,退火处理后的渗碳体更加细小,且弥散程度提高,在扩孔实验中,当切向延伸率达到材料成形极限时,裂纹优先在冲孔的边缘出现,裂纹主要通过微孔集聚的方式形成;均匀细化的铁素体和球化的渗碳体组织能够明显提高实验钢的延伸率,有效阻止相邻微孔聚合,从而提高材料的扩孔性能.     

零夹杂42CrMo高强钢的超长寿命疲劳性能

利用超声疲劳实验方法研究了2种商业42CrMo钢和2种零夹杂42CrMo钢在不同热处理制度下的超长寿命疲劳性能.结果表明,42CrMo钢疲劳S-N曲线在106-109cyc范围内无平台出现,疲劳极限消失;零夹杂42CrMo钢在此寿命区间有明显的疲劳极限. SEM断口观察表明,42CrMo试样疲劳开裂大多起源于非金属夹杂物,而零夹杂42CrMo全部起源于基体表面.零夹杂42CrMo钢的最大特点是在2×106-109cyc内不易发生疲劳断裂,疲劳寿命的可靠性显著增加.     

60Mn钢喷丸表面的力学性能

利用Ｘ射线应力分析技术和应变电测法，对淬火加低温回火６０Ｍｎ钢的喷丸表面和未喷丸表面的屈服应力进行了测量．结果表明，喷丸处理虽然使表面Ｘ射线衍射线的半高宽值显著减小，却使其屈服应力得到提高．这一发现说明，即使对于硬状态材料，喷丸表面也能获得组织强化，对于某些材料状态，半高宽测量结果不能正确反映其表面的力学特性．     

中碳贝氏体支承辊钢低应力牵引滚动接触下的疲劳短裂纹行为

研究了中碳贝氏体支承辊钢在低应力、水润滑和牵引滚动条件下的接触疲劳裂纹萌生与扩展特征,发现了表面起源的垂直短裂纹和棘齿短裂纹．疲劳10^4cyc时,垂直短裂纹就在接触表面大量出现,且在萌生后立即进行高速初始扩展,其后绝大多数停止长大;棘齿短裂纹出现较晚．两种短裂纹长大到一定深度时均停止扩展．在疲劳失效寿命的70％-80％时,垂直短裂纹恢复扩展,并随即加速长大．几乎同时,两种短裂纹在亚表层以转折的方式重新扩展．在表面损伤出现之前,两种短裂纹的萌生和扩展行为始终局限在近表面薄层内．     

EFFECT OF MICROSTRUCTURE ON FATIGUE CRACK INITIATION OF SHOT PEENED COPPER AND BRASS

ＥＦＦＥＣＴＯＦＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＯＮＦＡＴＩＧＵＥＣＲＡＣＫＩＮＩＴＩＡＴＩＯＮＯＦＳＨＯＴＰＥＥＮＥＤＣＯＰＰＥＲＡＮＤＢＲＡＳＳＫ．Ｗ．Ｘｕ;Ｎ．Ｓ．ＨｕａｎｄＪ．Ｗ．Ｈｅ（Ｓｔａｔｅ－ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭｅｃｈａｎｉｃ...     

磁场对中碳钢滑动摩擦磨损的影响

研究了钕铁硼永磁体磁场对中碳钢摩擦磨损的影响,当磁场的４５ｍＴ时,环和块的磨损量分别下降约５０％和６０％,进一步增加磁场磨损则缓慢下降,至１９３ｍＴ时,环和块平均降低达７０％,摩擦系数降低约３０％,分析表明,磁场导致氧化磨损的比例增加是磨损降低的主要原因。     

EFFECT OF MICROSTRUCTURE ON CORROSION FATIGUE BEHAVIOUR OF A LOW CARBON BAINITE STEEL

The behaviour towards corrosion fatigue of low carbon bainite steel with variousmicrostructures after tempered at different temperatures has been examined. The susceptibilityof the steel to corrosion fatigue may be improved by tempering at 300℃.     

45碳钢低周疲劳与应力循环棘轮失效的实验研究

对调质处理的45碳素结构钢进行了应变循环低周疲劳实验以及应力控制棘轮失效实验．对于前者进行了带平均应变和不带平均应变的实验,以研究平均应变对低周疲劳特性的影响;对于后者研究了平均应力和应力幅值对棘轮失效的影响．应变循环实验表明：平均应变对循环饱和行为以及低周疲劳循环失效圈数并没有明显的影响,但对材料的循环初期循环塑性行为有影响．棘轮失效实验结果表明：当应力幅值较大而平均应力较小时,材料的棘轮失效主要归于较大塑性应变幅值引起的低周疲劳破坏;当平均应力较大而应力幅值相对较小时,材料的棘轮失效主要归于较大的棘轮应变引起的材料韧性破坏,其失效准则可以用最大单调极限应变来表征．