高钴钼不锈轴承钢疲劳裂纹萌生及扩展行为

采用高钴钼不锈轴承钢光滑圆柱形试样和缺口试样(理论应力集中系数K_t=3)进行旋转弯曲疲劳测试,研究了高合金轴承钢的裂纹萌生及裂纹扩展行为。用升降法和成组法分别测得轴承钢的疲劳极限和S-N曲线,利用扫描电镜对轴承钢旋转弯曲疲劳试样断口进行观察。结果表明,光滑试样起裂类型为单源萌生起裂,起裂源为表面缺陷和次表面夹杂物,表面缺陷为表面粗糙度、驻留滑移带和加工凹痕,次表面夹杂物为Al_2O_3-CaO-MgO-SiO_2复合夹杂;缺口试样疲劳极限显著下降,起裂类型为多源萌生起裂,计算得轴承钢的缺口敏感系数q_f为1.18。光滑试样疲劳破坏从以高应力幅粗糙度萌生表面裂纹的破坏向低应力幅驻留滑移带、加工凹痕、夹杂缺陷萌生裂纹转移。疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命的94.1%以上。     

船体结构钢低周疲劳表面裂纹扩展规律

采用悬臂弯曲加载方式,以总应变范围（ΔεＴ）作为受检参数和控制参数,对船体结构钢低周疲劳表面裂纹扩展行为进行了研究,得到表面裂纹扩展速率ｄ（２ｃ）／ｄＮ与ΔεＴ的关系,提出了结构疲劳寿命指标的估算方法和表面裂纹低周疲劳扩展机制。     

温压Fe-2Cu-0.5Mn-1C烧结材料超声疲劳研究

采用模壁润滑温压制备部分预合金Fe-2Cu-0.5Mn-1C烧结材料,设计材料的弯曲超声疲劳试样尺寸并研究对称弯曲超声疲劳行为,测试了材料在105~108周次下的疲劳性能。结果表明Fe-2Cu-0.5Mn-1C材料弯曲超声疲劳的条件疲劳极限存在,在106,107和108周次下相应的疲劳强度为402 MPa,331 MPa和273 MPa。疲劳裂纹一般在孔隙或夹杂物上萌生。超声疲劳断口的不同区域呈现出不同的特征。高疲劳应力时,裂纹源区位于靠近试样表面的孔隙或夹杂物处;低应力时,裂纹源区移动到材料亚表面或材料内部。裂纹扩展区出现了不规则分布的微观疲劳辉纹形貌,裂纹瞬断区中出现了解理面和韧窝等形貌。     

无镍高氮不锈钢弯曲疲劳裂纹萌生与扩展行为

 采用四点弯曲疲劳试验研究了不同应力水平下无镍高氮不锈钢的疲劳行为,并对材料疲劳裂纹的微观形貌、萌生位置及扩展路径进行了分析。结果表明,试验钢疲劳为多裂纹起裂,随着应力水平的升高,裂纹总长度逐渐增加,当应力水平接近材料屈服极限时,裂纹长度趋于稳定;裂纹大多数在滑移带处萌生,裂纹在扩展过程中产生了扭曲、偏移和分叉现象;裂纹在晶内主要沿单滑移带或多滑移带交替扩展,穿过晶界或孪晶界时大多发生了偏转。     

热轧带肋钢筋表面纵向裂纹的成因分析

采用金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对热轧带肋钢筋表面纵向裂纹进行综合分析,发现产生表面纵向裂纹的主要原因是由于连铸钢坯的角部裂纹、皮下气泡和夹杂。讨论了钢筋亚表层的夹杂物对钢筋纵向裂纹的影响并提出相应的改进措施。     

AF1410钢的旋转弯曲疲劳破坏行为

 通过力学性能测试、微观组织和疲劳断口形貌的扫描电镜（SEM）分析等方法系统研究了一种双真空工艺熔炼的高纯度超高强度钢（AF1410）的高周旋转弯曲疲劳破坏特性及非金属夹杂对其疲劳性能的影响。结果表明：AF1410钢经510℃回火5h后,具有优异的综合力学性能,其旋转弯曲疲劳极限强度达到826MPa;通过疲劳断口的SEM观察,试验用AF1410钢的旋转弯曲疲劳裂纹源均起裂于试样表面的加工缺陷,如刀痕、细微缺口等,这些表面缺陷引起的应力集中是导致其疲劳开裂的主要原因;稀土元素La的加入使得高纯AF1410钢弯曲疲劳断口中出现细小圆形的含La非金属夹杂物,但该类稀土夹杂并未成为旋转弯曲疲劳断裂的裂纹源。     

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。     

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。     

温度对高钴钼不锈轴承钢高周疲劳性能的影响

为了提高宇航轴承的寿命和可靠性,研究了轴承用高钴钼不锈轴承钢在不同温度下的高周旋转弯曲疲劳性能和失效形式。结果表明,随着温度的升高,试验钢的疲劳极限强度逐渐下降,利用升降法测得25、300、500℃条件下疲劳极限强度分别为927、840、667 MPa,与25℃相比,300、500℃条件下疲劳极限强度分别降低了9.4%、28.0%。25℃时裂纹萌生是由表面沟壑导致的应力集中引起的,当温度上升至300℃时,疲劳试样基体硬度下降,在长时间交变应力作用下出现驻留滑移带,并且由于碳化物析出和长大,加速了表面沟壑萌生裂纹的形成。500℃时基体硬度继续下降,使驻留滑移带更容易产生。在热力耦合作用下,疲劳试样边缘析出碳化物,在长时间热作用下碳化物长大,驻留滑移带内碳化物与位错交互作用,在碳化物边缘上萌生微小裂纹。碳化物的析出和长大加速了疲劳裂纹的扩展。     

碳化物析出形态对高浓度渗碳材疲劳强度的影响

碳化物弥散渗碳对于增强汽车零部件,特别是对于增强渗碳齿轮和轴是一种有希望的方法。已经就表面碳化物形态对弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的影响进行了研究,所得结果如下:(1)表面粗的碳化物会降低旋转弯曲疲劳强度和滚动点蚀疲劳寿命。(2)关于弯曲疲劳试验,疲劳裂纹往往起源于表面被粗碳化物复盖的原始奥氏体晶界。(3)接触疲劳寿命随细小弥散分布的碳化物面积百分比的增加而提高。其原因可以用试验过程中防止表面软化来加以解释。     

1Cr17Ni1双相不锈钢室温旋转弯曲疲劳性能

在应力比R=-1,转速为5 000 r/min和室温环境下测试了1Cr17Ni1双相不锈钢光滑旋转弯曲疲劳试样和缺口旋转弯曲疲劳试样的数据,得到了2种试样的S-N曲线.并采用扫描电镜(SEM)分析了2种试样的断口形貌,研究了1Cr17Ni1双相不锈钢高周疲劳特性.结果显示,光滑旋转弯曲疲劳试样的疲劳极限为320 MPa,其疲劳裂纹萌生于试样的表面;缺口旋转弯曲疲劳试样的疲劳极限为137 MPa,其裂纹源萌生于缺口处.经计算得到1Cr17Ni1双相不锈钢的缺口敏感系数为0.67.     

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。     

高氮不锈轴承钢高温旋弯疲劳性能及损伤机制

摘要：40Cr15Mo2VN高氮不锈钢在300、400℃条件下旋转弯曲疲劳试验，结果表明，300℃条件下安全疲劳极限强度为787MPa，400℃条件下疲劳极限强度为860MPa，300℃条件下安全疲劳极限较400℃下降85%。通过SEM观察断口发现，疲劳破坏类型均为表面缺陷起裂、夹杂物起裂及基体孔洞起裂。高温下，碳化物、晶界等在热力耦合作用下成为孔洞形核的位置，孔洞长大连接成微裂纹，成为裂纹萌生扩展的主要原因，300较400℃条件下安全疲劳极限下降的主要原因是蠕变孔洞聚集程度高，容易连接成微裂纹，导致疲劳失效。     

酒钢连铸板坯表面纵裂的成因分析及改进措施

连铸板坯表面纵裂起因于结晶器弯月面初生凝固坯壳厚度的不均匀性.针对酒泉钢铁公司4号连铸机的实际生产情况,分析了影响板坯表面纵裂的因素,发现连铸板坯纵裂与结晶器冷却强度、钢水成分、夹杂含量、拉坯速度、钢水过热度等诸因素密切相关.通过采取相应的措施,可使连铸板坯纵裂指数有一定改善.     

一种2000 MPa级中碳高强度弹簧钢的疲劳破坏行为

 研究了一种2 000 MPa级中碳高强度弹簧钢的疲劳破坏行为。升降法得出实验钢的旋转弯曲疲劳极限σ-1为810 MPa，此值明显高于传统弹簧钢；这主要得益于实验钢具有良好的强度和塑韧性配合及均匀细小的奥氏体晶粒。用SEM对疲劳断口的分析表明，实验钢的疲劳破坏均起源于试样表层的非金属夹杂物，其主要成分为含Ti和V的碳氮化物，平均尺寸为(50±10)μm，且呈“鱼眼”断裂。相对于试样心部的夹杂物，表层夹杂物对实验钢的疲劳性能的危害性更大。     

钢中碳含量和保护渣粘度对连铸板坯表面纵裂的影响

分析了攀钢０９ＳｉＶＬ钢连铸板坯形成表面纵裂的影响因素，结果表明，钢中碳含量是板坯形成表面纵裂的决定性因素，保护渣粘度对板坯形成表面纵裂的影响显著，要消除表面纵裂，应将钢中碳含量控制在０．０８％～０．１０％，当钢中碳含量为０．１１％～０．１３％时，使用粘度适中的保护渣能减少表面纵裂。     

Fatigue crack formation and propagation behavior of 30Cr3WVE bearing steel

The fatigue characteristics of a high cleanliness bearing steel(30Cr3WVE)produced by double vacuum melting and the effect of non- metallic inclusions on fatigue properties were studied by mechanical analysis and SEM analysis of microstructure and fatigue fracture morphology.The results show that the 30Cr3WVE bearing steel achieves excellent mechanical properties after being quenched at 870?? and tempered at 550??, and its ultimate rotating bending fatigue strength reaches 732MPa.Through observing SEM results of fatigue fracture,the fatigue crack originates from the surface defects and internalnon- metallic inclusions. Surface defects are caused by the abscission of non- metallic inclusions and machining marks. The internal non- metallic inclusions are mainly oxides of Al, Mg, Si and Ca. The influence of inclusions on the ultimate bending fatigue strength of 30Cr3WVE bearing steel is closely related to its size and distance to the surface. The model of influence of the size and distribution of inclusions on the rotating bending fatigue strength of 30Cr3WVE bearing steel is constructed. The rotational bending fatigue strength of the steel can be improved remarkably by controlling the size and quantity of inclusions.     

超宽板坯表面纵裂纹的原因分析及预防措施

分析了宽板坯表面纵裂纹的产生的原因,并结合生产实践,提出切实可行的工艺预防措施。分析认为在浇注碳质量分数在0.12%~0.17%包晶区的钢种、硫质量分数偏高且锰硫比小于30的钢种及含Nb的微合金钢种时,易产生表面纵裂纹;还进一步分析了工艺拉速、保护渣、水口浸入深度、结晶器液面波动对表面纵裂纹的影响。     

High temperature fatigue properties and crack initiation and its expansion mechanism of high nitrogen bearing steel

The flexural fatigue properties of 40Cr15Mo2VN high nitrogen bearing steel at 200?? was 883MPa, which was 17% lower than that at room temperature. The results show that the types of fatigue failure are surface failure initiation and internal non- metallic inclusion. Compared with room temperature, the threshold value of fatigue stress intensity factor ??Kth at 200?? decreases by 20%, leading to the reduction of the critical non- metallic inclusion size at the start of fatigue crack initiation. The interaction of small cracks near the fatigue source in the surface initiation cracks at 200?? increases the stress intensity factor KI and accelerates the initial surface crack propagation. At the same time, according to the ratio of the nominal stress amplitude and the ultimate fatigue strength of the non- metallic inclusions in the high- nitrogen bearing steel, the influence of the size, position and temperature of the non- metallic inclusions on the fatigue life was analyzed.