表面缺陷对阀用弹簧疲劳寿命的影响

一种减少表面缺陷陷对阀用弹簧疲劳寿命的影响的方法是增加弹簧表面的压缩残余应力。     

喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能和表面完整性的影响

为了提高TB6钛合金零件的疲劳抗力,研究了喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能的影响,并采用白光干涉仪、X射线应力测量仪、显微硬度计及扫描电子显微镜等仪器对其表面完整性进行分析,探讨喷丸强化机制。结果表明:相比未处理的试样,喷丸处理试样的旋转弯曲疲劳寿命显著提高。喷丸强度对TB6钛合金的疲劳性能影响显著,随着喷丸强度的增加,残余压应力层和硬化层深度相应增大,对疲劳性能有利;而同时表面粗糙度也在增大,局部应力集中效应会抑制疲劳性能的改善。     

激光喷射硬化和激光喷射硬化成形技术

1背景激光喷射硬化(Laserpeering)是在金属部件表面大面积精确引入深层残留压缩应力的新兴的重要技术,这一技术在处理金属部件改善疲劳寿命和抗应力腐蚀龟裂上具有重要用途,还有和激光喷射硬化相关的重要的新技术——激光喷射硬化成形采用了深层压缩应力来延伸处理过的表面,在厚金属板上加工成大弧度和精确形状,也可以用于采用精确的残留应力来矫直金属部件。目前的喷丸硬化和利用残留压缩应力的其他方法都是延长部件的抗疲劳使用寿命和延长易腐蚀部件的使用寿命。在初始龟裂生长时需要拉伸应力,导致压缩应力在一个表面上趋于裂纹滞后的龟…     

汽车悬架簧用钢疲劳强度的预测

研究了几控制机一板簧用钢疲劳强度的系统方法。弹簧钢疲劳强度受非金属夹杂物、喷丸、脱碳层、表面精度及因恶劣环境造成的表面腐蚀等因素的影响，这些因素的影响可以用Ｍｕｒａｋａｍｉ等人提出的疲劳强度预测公式来估算，即通过基体的维氏硬度（ＨＶ）、非金属夹杂物投影面积的平方根√ａｒｅａ及应力比Ｒ来预算疲劳强度。喷丸是通过残余应力即应力经和表面精度影响疲劳强度的。脱碳层的硬度较低，即使用喷丸方法也不大可能改变其     

提高弹簧钢丝抗疲劳性能的途径

通过总结弹簧钢丝疲劳断裂的实例及弹簧疲劳断裂的主要形式,分析了造成碳素弹簧钢丝疲劳断裂的主要原因,从表面脱碳、钢丝表面损伤、夹杂物、钢丝残余应力4个方面进行研究,分别提出针对性的措施,并通过试验进行验证。四大因素的确定和改善措施的制定使生产实际中钢丝疲劳性能得于改善。     

喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响

主要研究TC11钛合金喷丸前后高周疲劳性能的改变情况,并对比研究了喷丸前后宏微观影响因素的变化。在疲劳试验前后采用X射线应力衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、超微小显微硬度计等分析研究了喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响,并结合升降法和成组实验法测试喷丸前后两种不同表面状态下TC11钛合金的高周疲劳性能,拟合成两种不同表面状态下的疲劳S-N曲线。疲劳试验结果表明喷丸后在表层形成明显的残余压应力场和喷丸硬化现象,将裂纹萌生驱赶至次表面,显著提高了TC11疲劳强度和寿命。经喷丸后TC11钛合金试样疲劳强度极限达到616.5 MPa,而未喷丸试样疲劳强度极限仅为448 MPa,与之相比喷丸后疲劳强度极限增加了168.5MPa,提升幅度达37.6%。喷丸不仅使得试样表面完整性更为良好,减少了表面应力集中区,还使得表层组织中α相分布的致密度增加。喷丸硬化致使表层显微硬度值发生变化,形成一个深度有近260μm的梯度分布层,表面硬度达到HV433,较未喷丸相比也有近HV50的提升。喷丸后疲劳源深度达到258μm,较未喷丸试样的38μm相比增加达220μm。     

表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响

研究了磨削、一次喷丸、二次喷丸3种表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律,采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪对经不同方法加工的试样的表面形貌、表面粗糙度和表面残余应力分布等表面完整性参数进行了表征。采用旋转弯曲疲劳试验机分别测试了不同方法加工的光滑试样(应力集中系数Kt=1)和缺口试样(Kt=2)的旋转弯曲疲劳S-N曲线。结果表明,相比磨削,一次喷丸和二次喷丸处理后TC4钛合金光滑试样和缺口试样的疲劳极限均显著提高,TC4钛合金的疲劳缺口敏感性下降。另外,二次喷丸的疲劳极限增益效果优于一次喷丸的,原因是二次喷丸在TC4钛合金表面形成了更优的残余压应力场分布和更低的表面粗糙度。     

冷处理对冷轧辊用86CrMoV7钢抗接触疲劳性能的影响

冷轧工作辊的抗接触疲劳性能是其抵抗早期失效的主要性能之一。它与轧辊表层组织结构和残余应力状态有关。组织结构和残余应力取决于轧辊的热处理工艺。笔者已就淬火温度对86CrMoV7钢抗接触疲劳性能的影响进行了研究。为进一步了解残余奥氏体和残余应力的作用,本工作就冷处理对86CrMoV7钢的抗接触疲劳性能的影响进行了研究。将试样在930℃油中淬火,并于0、-35、-74和-105℃冷处理,150℃回火。测量各组试样的接触疲劳寿命、残余奥氏体量、残余应力和硬度。并对显微组织和剥落断口进行了研究。结果表明,淬火后不经冷处理和-35℃冷处理的试样具有高的接触疲劳寿命,其余各组寿命均较低。随冷处理温度下降,残余奥氏体量减少,硬度增高,残余应力变化不大。这些变化是由于冷处理时奥氏体向马氏体转变的缘故。接触疲劳试验后,试样中残余奥氏体量进一步减少,硬度和残余应力都有增加。这反映了接触疲劳过程中形变和相变的综合效果。研究认为,86CrMoV7钢淬火组织中,残余奥氏体的稳定性是影响其抗接触疲劳性能的重要因素之一。一定量的稳定的残余奥氏体与高的表面硬度和较高的残余压应力相结合将有利于提高钢的接触疲劳性能。主要结论是冷处理可以消除淬火钢中不稳定的残余奥氏体,并可以提高钢的硬度和残余压应力。因而,对提高86CrMoV7钢的抗接触疲劳性能是有利的。     

82A和82B高强钢疲劳性能的试验研究

对某钢厂生产的82A和82B高强钢进行了高周疲劳性能试验研究,得到了这两种钢的疲劳应力-寿命曲线(S-N曲线)及疲劳强度。用扫描电镜对试样的疲劳断口进行了观察。结果显示,对夹杂物进行变性处理后的82A钢的疲劳裂纹大多从表面缺陷处萌生,而夹杂物没有变性处理的82B钢的疲劳裂纹则从非金属夹杂物及表面缺陷处萌生,且从内部非金属夹杂物处萌生的疲劳断口呈"鱼眼"特征。讨论了非金属夹杂物对高强钢疲劳性能的影响。     

32Cr3MoVE轴承钢旋弯疲劳特性及裂纹萌生扩展行为

摘要：采用光滑漏斗状试样对32Cr3MoVE轴承钢进行旋转弯曲疲劳测试，研究了32Cr3MoVE轴承钢旋转弯曲疲劳性能及裂纹萌生扩展行为。采用升降法测得其疲劳极限为860MPa，疲劳断口SEM观察并统计破断试样结果表明：疲劳破坏68.7%是由于非金属夹杂起裂，18.8%由表面加工缺陷起裂，125%为表面粗糙度起裂。当加载应力低于980MPa时，疲劳断裂主要是由于内部非金属夹杂引起的，高于980MPa时，疲劳断裂主要是由于表面粗糙度引起的。表面加工缺陷和表面粗糙度引起的最大应力强度因子分别为3.05和2.97MPa·m1/2，容易引发疲劳裂纹。非金属夹杂物尺寸在5.30～5.90μm范围内，局部应力从859.35MPa升至977.75MPa时，疲劳寿命从1.96×105降低到1.58×105；非金属夹杂物局部应力在840～900MPa范围内，夹杂物尺寸从2.28μm升至5.83μm时，疲劳寿命从1.10×106降低到1.96×105。     

低碳马氏体弹簧钢的设计及应用可行性探讨

低碳马氏体弹簧钢的设计原则应是:在保证弹簧使用要求的强度和硬度前提下,尽量降低弹簧钢的碳含量,以保证得到尽可能多的板条马氏体组织;其合金化以满足淬透性、弹性、工艺性及经济性等方面要求而进行合理搭配;通过在一般低温回火温度的上限区回火。在应力消除和残余奥氏体相变充分的条件下,以获得碳化物的高弥散度,造成短程、均匀、广泛且无定向的位错移动而产生微观硬化作用,从而不易产生明显的宏观塑性变形,保证钢具有良好的动负荷弹性抗力和高疲劳寿命。     

高氮轴承钢高温疲劳性能与裂纹萌生扩展机理

200℃下,40Cr15Mo2VN高氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能测试结果表明其安全疲劳极限强度为883MPa,较室温条件下降了17%。通过SEM疲劳断口观察发现,疲劳破坏类型主要为表面缺陷起裂和内部非金属夹杂物起裂。与室温相比,200℃条件下疲劳应力强度因子门槛值ΔKth下降了20%,导致疲劳裂纹起始的临界非金属夹杂物尺寸减小;200℃条件下表面起裂中疲劳源附近细小裂纹的相互作用使得应力强度因子KI增加,加速表面初始裂纹扩展。同时,根据高氮轴承钢中非金属夹杂物所在位置的名义应力幅度与缺陷疲劳极限强度的比值,分析了非金属夹杂物尺寸、位置及温度对疲劳寿命的影响。     

钛及钛合金喷丸强化研究进展

喷丸强化能够显著提高钛及钛合金材料的常规抗疲劳性能和微动疲劳抗力,在最佳的喷丸工艺条件下可以得到较好的性能.本文从组织强化、应力强化、残余压应力及其松弛、表面粗糙度几方面叙述了钛合金的喷丸强化机制和研究进展.最后阐述了喷丸强化对钛合金力学性能的影响研究.     

交变载荷下铝合金冲击凹坑局部残余应力松弛的数值研究

金属结构表面缺陷处的残余应力对于其疲劳寿命有很大影响。采用数值分析方法模拟了铝合金2A12冲击凹坑缺陷处残余应力的产生和在后继交变应力下的松弛,研究了交变应力最大(最小)值、平均应力、应力比等因素对残余应力松弛的影响。模拟结果发现残余应力松弛主要发生在第一次交变载荷内,并且残余应力随交变载荷最大(最小)值增加呈现指数下降,而凹坑底部残余应力松弛量随交变载荷平均值增加而增大,而凹坑边缘残余应力松弛量随平均值的绝对值增加而增加。     

中频感应技术在航空钢丝绳生产中的应用（下）

通过分析中频感应加热原理及应用，钢丝绳的内应力及残余应力，金属的回复理论；开发了适用于航空钢丝绳中频加热设备，试验研究中频感应回火后钢丝绳的疲劳变化趋势，确定了航空钢丝绳中频回火生产工艺，提高了航空钢丝绳的疲劳寿命。     

中频感应技术在航空钢丝绳生产中的应用(上)

通过分析中频感应加热原理及应用,钢丝绳的内应力及残余应力,金属的回复理论;开发了适用于航空钢丝绳中频加热设备,试验研究中频感应回火后钢丝绳的疲劳变化趋势,确定了航空钢丝绳中频回火生产工艺,提高了航空钢丝绳的疲劳寿命。     

激光表面相变硬化处理提高GCr15轴承钢接触疲劳寿命

应用连续输出的千瓦级CO_2激光器对GCr15轴承钢推力片接触疲劳试样进行了表面相变硬化处理,激光束功率=700瓦,扫描速度=7毫米每秒,离焦量=325毫米,在最大接触应力σ_(max)=4410MPa下,使接触疲劳寿命L_(10)提高2.2倍,L_(50)提高1.6倍。用电镜和X射线方法研究了激光淬火层组织、马氏体碳含量、残余奥氏体量和残余应力等。结果表明,激光淬火的自回火使片状马氏体内析出了弥散细小的η-Fe_2C,马氏体碳含量增加很少,残余奥氏体增加了1.2％,淬火层深～0.40毫米内为残余压应力,在0.01～0.10毫米区域内,应力值稳定在-225MPa左右。     

激光冲击强化对Ti6Al4V合金表面完整性和四点弯曲疲劳性能的影响

采用扫描电镜、显微硬度仪、X射线应力测量仪及透射电镜等对激光冲击强化Ti6Al4V合金的表面完整性进行了分析,采用MTS疲劳试验机测试了疲劳性能,并采用扫描电镜分析了疲劳断口,探讨了激光冲击强化机制。结果表明:经功率密度为15.9 GW/cm^2的激光处理后,其四点弯曲中值疲劳寿命较未处理试样提高了4.2~23.5倍;激光功率密度越大,试样的中值疲劳寿命越长。激光冲击强化表现出比喷丸强化更优的疲劳寿命增益效果。经激光冲击强化后,Ti6Al4V合金表面形成了深度为600~1400μm的残余压应力场,表面硬度比未强化区域提高了约10%,且亚表层内部的位错密度也有显著提高。     

铁路货车60Si2CrVAT钢弹簧疲劳试验断裂分析和工艺改进

Φ16 mm 60Si2CrVAT弹簧钢（/%:0.58C,1.76Si,0.66Mn,0.010P,0.005S,1.15Cr,0.15V）生产流程为转炉-LF-VD-220 mm×300 mm连铸-轧制-退火工艺。弹簧制造主要工艺为冲床下料-中频感应加热-热卷簧-余热淬火（890~870℃,油冷）-530℃电阻炉回火-打磨-抛丸-预压缩。分析了Φ16 mm K6弹簧在疲劳试验过程62万次发生断裂（标准要求≥300万次）的原因。结果表明,弹簧支撑圈与工作圈之间在点接触产生的硌伤而导致应力集中是弹簧早期疲劳断裂的主要原因,同时弹簧局部存在异常下贝氏体也对弹簧疲劳寿命产生了不良影响。通过改进制簧工艺,包括保证支撑圈几何尺寸和弹簧淬火温度,防止弹簧疲劳试验时发生局部点接触等措施,使60Si2CrVAT钢弹簧的疲劳试验寿命≥300万次。     

轿车螺旋悬挂弹簧用钢的研究开发

从冶金生产工艺、微观组织、拉伸和冲击断裂行为、疲劳断裂机制及弹减抗力等方面对引进轿车中应用较多的螺旋悬挂弹和钢50CrV4进行了研究。研究结果表明，随着回火温度升高，试验钢的强度和硬度降低、塑性和韧性增加；对试验钢断裂行为的分析表明其对应力状态和应变速率敏感，在中温回火后具有较高的抵抗动态变形和断裂的能力；试验钢对表面缺陷和表层硬性夹杂物敏感；中温回火后由于具有细小的微观组织和碳化物，因而具有较好的弹减抗力。通过改进冶金生产工艺、热处理和弹簧加工工艺生产的螺旋悬挂弹簧满足引进轿车的要求，已批量生产。