回火对2Cr13钢疲劳损伤的恢复作用

采用应变疲劳过程中对试样进行中途回火的方法，研究了回火对疲劳损伤的恢复作用，实验结果发现，中途回火可使疲劳寿命延长。应变量越大，回火的作用越显著；循环寿命分类增加，回火的作用减少。     

回火处理温度对40Cr钢疲劳损伤过程的影响

用系统分析方法定义了疲劳损伤变量，结合对试样疲劳损伤过程的扫描电镜观察，在线跟踪了40Cr钢试样及其在不同回火温度下疲劳裂纹萌生期问的疲劳损伤过程。实验结果表明：随着回火温度的上升，40Cr钢的疲劳过程有所不同，使裂纹萌生寿命不断提高，但回火温度与裂纹萌生寿命之问不是简单的线性关系；在450℃以下，随回火温度提高，裂纹萌生寿命明显提高；在450℃至580℃之间，随回火温度的提高，裂纹萌生寿命增加不明显。     

回火对2Cr13钢疲劳损伤的恢复作用

采用应变疲劳过程中对试样进行中途回火的方法,研究了回火对疲劳损伤的恢复作用。实验结果发现,中途回火可使疲劳寿命延长。应变量越大,回火的作用越显著;循环寿命分数增加,回火的作用减少。ＴＥＭ观察表明,中途回火使位错密度及位错排列发生变化,从而使疲劳损伤在不同程度上恢复。疲劳断口ＳＥＭ观察发现,中途回火后,应变疲劳断口上的韧性断裂特征比未回火试样明显,说明中途回火使疲劳断裂机制发生了变化     

40Cr钢的冲击疲劳性能及疲劳断口分析

采用超声疲劳试验法研究40Cr钢在105～1010周次,受到冲击前后的疲劳性能,用扫描电镜分析疲劳断口形貌特征.结果表明,40Cr钢的S-N曲线始终保持下降趋势,随着疲劳循环数的增加,循环应力的变化幅度减小;受冲击后,在105～1010周次循环范围内,40Cr钢的疲劳寿命下降的趋势明显加快.在280MPa的应力下,40Cr钢未受冲击时的疲劳寿命为28.359×106周次,而受冲击后的疲劳寿命骤降到18.653×106周次,两者存在明显差距.40Cr钢受冲击前后的断口形貌无明显差异,受冲击后试样的疲劳裂纹在两侧的扩展速度更快,瞬断区面积偏大较为明显,从扩展区断口显微形貌观察到明显的疲劳辉纹.     

氧化锆陶瓷室温循环疲劳行为研究

对一种氧化锆陶瓷材料的室温循环疲劳行为进行了研究。陶瓷材料通过干压、冷等静压成型，无压烧结。循环疲劳实验采用四点弯曲法。试验结果表明，该氧化锆陶瓷材料的循环疲劳寿命与循环应力最大值和循环应力幅值在双对数坐标下皆为线性关系，循环应力最大值增大，循环疲劳寿命降低；循环应力幅值增大，疲劳寿命也降低。但循环疲劳寿命对循环应力最大值的依赖程度要大于对循环应力幅值的依赖。循环疲劳寿命与裂纹的初始尺寸在双对数坐标下也呈线性关系，随着裂纹初始尺寸增加，循环疲劳寿命降低。试验结果同时表明，回火消除残余应力试样的循环疲劳寿命都远大于未回火试样。计算表明，该种氧化锆陶瓷的裂纹缓慢扩展指数大约在8～13之间。     

中间回火对钢疲劳寿命的影响

对已产生疲劳损伤的45、40Cr钢调质试样进行600℃(与调质的回火温度相当)回火处理,然后进行疲劳试验,用电镜观察其微观组织的变化,并测定显微硬度.结果表明,中间回火使试样危险截面上的硬度分布趋于均匀,减低了局部应力集中,同时在相界上沉淀出弥散分布的球状碳化物,形成亚结构,从而提高了材料的疲劳寿命.     

支承辊钢接触疲劳过程中的表层组织变化

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段,对滚动接触疲劳前后Cr5型支承辊用钢的表层组织演变进行了研究.结果表明:经940 ℃保温2h淬火+450℃保温4h回火处理后,Cr5型支承辊用钢的热处理组织由回火马氏体+残余奥氏体+球型碳化物组成.接触疲劳过程中片状马氏体组织发生细化,碳化物由球型转变成杆状,在接触疲劳循环应力作用下发生应变诱发马氏体相变,接触前后试样表层的残余奥氏体含量由6.4％下降到0.8％.     

回火温度对4Cr5MoSiV1钢和8407钢热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验方法,研究对比了不同回火温度对4Cr5MoSiV1、8407钢热疲劳性能的影响。观察分析了热疲劳裂纹形貌,采用热疲劳损伤因子定量地研究了两种钢的热疲劳过程,结果表明,两种钢的热疲劳裂纹萌生发生在冷热疲劳循环次数为100-200次之间,在1600次冷热循环前,二者的热疲劳损伤程度无明显的差别,在1600次冷热循环后,8407钢的热疲劳损伤程度低于4Cr5MoSiV1钢。在较低的回火温度条件下,8407钢的热疲劳抗力稍优于4Cr5MoSiV1钢。而在高温回火时8407钢的热疲劳抗力高于4Cr5MoSiVl钢。分析了这两种钢的热疲劳机制,指出决定材料热疲劳裂纹抗力的是钢的热稳定性和钢的强度或硬度。     

支承辊用Cr5钢线接触滚动疲劳性能

研究了940℃淬火450℃、535℃回火，两种热处理工艺下Cr5型支承辊用钢的线接触滚动疲劳性能，测定了其P-σ-N曲线。结果表明，Cr5钢450℃回火后硬度为51～52HRC的试样，比535℃回火后得到硬度为45～46HRC的试样能承受更高的疲劳应力。     

TC4钛合金薄板及焊缝低周疲劳的损伤规律

对TC4钛合金薄板母材及其激光焊缝进行了低周疲劳损伤规律的理论分析和试验研究。在对应力疲劳不同周次后试样的拉伸性能进行测定及分析表明,残余伸长率对该材料的疲劳损伤较为敏感,可以作为表征其低周疲劳损伤的有效物理参量。结果表明,对TC4钛合金薄板母材,以残余伸长率定义的损伤变量初始值D0为0.037,损伤变量D随着循环周次的增加缓慢增加,当循环周次达寿命的90%后才进入快速增加阶段。连续损伤力学理论分析结果可以很好的解释TC4薄板的低周疲劳损伤规律,理论模型与实验结果吻合很好。而激光焊接接头试样中由于存在组织不均匀性及焊接缺陷,使得焊缝的低周疲劳损伤规律偏离了理论模型,由于焊缝中有气孔等缺陷的存在使得焊缝试样循环到寿命的1%时,初始损伤变量值即达到0.4,而且由于焊缝中心晶粒粗大使得循环周次达寿命的50%时损伤变量即开始快速增加。     

微观组织对中碳微合金非调质钢疲劳性能的影响

用旋转弯曲疲劳试验研究了不同微观组织的中碳微合金非调质钢38MnVS的疲劳性能,并与调质处理的40Cr钢进行对比.结果表明,高温正火态38MnVS钢(38-N)具有粗大的贝氏体组织,疲劳性能最差;高温退火态(38-A)和热轧态(38-R)38MnVS钢具有粗大的网状铁素体,其疲劳性能亦较差;热锻态(38-F)具有细小均匀的微观组织和低的铁素体/珠光体硬度比,具有优于调质态40Cr钢的优异疲劳性能.因此,控制锻轧后微合金非调质钢38MnVS的微观组织可提高其疲劳性能.     

2Cr13钢高周疲劳微塑性损伤特性研究

研究了２Ｃｒ１３马氏体不锈钢高周疲劳载荷作用下微观塑性变形的演变过程。在三种选定循环载荷作用下,在疲劳裂纹萌生前试样一直处于弹性变形阶段,而且弹性模量基本不变。在１／２寿命时,普遍观察到局部微观塑性变形特征。有些板条内存在含扭折对的平行螺位错束或十字交叉网状位错组态,一些细长碳化物周围塞积了棱柱或滑移型位错环。达到疲劳寿命时,有些区域内形成位错胞状结构。经过高周疲劳实验的薄膜试样在透射电镜下进行动态拉伸原位观察结果表明,微裂纹易在细长碳化物处萌生,沿位错胞壁或板条界扩展后与主裂纹汇合。高周疲劳过程中局部微观塑性耗散造成一定程度的微观结构损伤,裂纹穿过这些区域只需消耗很少的塑性功     

65Cr5Mo3W2VSiTi钢马氏体-贝氏体复相组织的冲击疲劳性能研究

研究了65Cr5Mo3W2VSiTi钢马氏体-贝氏体复相组织组成物相对量和回火温度对冲击疲劳性能的影响，提出了提高抗冲击疲劳强度的强韧化热处理工艺。     

Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜对1Cr17Ni2不锈钢疲劳性能的影响

采用真空阴极电弧沉积技术在1Cr17Ni2马氏体型不锈钢表面沉积Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜。研究对比了在室温下膜层试样与基体试样的旋转弯曲疲劳强度、疲劳寿命和疲劳断裂机理。结果表明:在不锈钢基体上沉积厚度为11.7μm,硬度为3 220HV0.025,膜/基结合力为56N的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜后,其疲劳性能显著提高,膜层试样较基体试样的疲劳极限提高了约11.2%,当应力水平在540～650 MPa变化时,疲劳寿命增量变化范围为108%～246%;裂纹均起源于表面,在低应力水平下只有一个裂纹源,而高应力水平下有多个裂纹源;疲劳性能的提高主要是由于膜层能够弥补基体表面一定的缺陷,同时软硬交替的膜层结构有较强的抗裂纹扩展能力。     

经镍磷化学镀处理的40Cr钢低周疲劳损伤的在线跟踪监测

用系统分析的方法,在线跟踪观察了40Cr钢Ni-P化学镀层及化学镀层经晶化处理后的试样疲劳损伤过程.实验结果表明系统分析的方法能够敏感地跟踪疲劳损伤过程;金属材料表面Ni-P化学镀层状态,影响材料疲劳损伤的过程和形式,使材料的疲劳寿命下降50%以上.     

热作模具用H13和Dievar钢的热疲劳性能

对比研究了回火温度对热作模具用H13和Dievar钢热疲劳性能的影响。H13和Dievar钢经过520、580和640 ℃回火处理后,采用自主搭建的Uddeholm自约束疲劳试验装置分别对试样进行1000次热疲劳试验,并用热疲劳损伤因子对热疲劳损伤过程进行定量描述。结果表明,在相同回火温度下,Dievar钢具有较低的硬度和较高的冲击性能,抗疲劳性能优于H13钢。H13和Dievar钢在580 ℃ 回火处理后,碳化物尺寸分别约为10.1 μm和6.3 μm,H13钢碳化物含量高且尺寸大,导致韧性和抗热疲劳性能降低。     

喷丸强化对12Cr马氏体热强钢疲劳性能的影响

对12Cr马氏体热强钢1Cr12Ni3Mo2VN进行不同工艺的喷丸。研究了不同工艺产生的残余应力场分布和1Cr12Ni3Mo2VN钢室温及高温疲劳性能。结果表明,喷丸强度和表面覆盖率共同影响1Cr12Ni3Mo2VN钢残余应力场分布;1Cr12Ni3Mo2VN钢室温疲劳性能主要与喷丸强度有关,经过特定工艺喷丸后,室温疲劳性能提高了6倍;表面覆盖率对1Cr12Ni3Mo2VN钢室温疲劳性能影响较小,对高温疲劳性能具有明显的影响,经过0.12A、100%覆盖率喷丸后,高温疲劳性能提高了2倍,表面覆盖率升高将导致1Cr12Ni3Mo2VN钢高温疲劳性能下降,当覆盖率提高到400%,高温疲劳寿命基本没有提高,与原始试样相当。     

30CrNi4Mo钢的组织和冲击疲劳性能的研究

研究了30CrNi4Mo钢不同热处理的组织和冲击疲劳性能。结果表明,30CrNi4Mo钢正火低温回火的组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成,淬火低温回火组织为回火马氏体和残余奥氏体。正火低温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命高于淬火低温回火和淬火高温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命,淬火高温回火的冲击疲劳总寿命高于正火及淬火低温回火热处理的冲击疲劳寿命。分析了多冲击疲劳裂纹扩展的行为,讨论了正火低温回火冲击疲劳裂纹形成寿命较长及淬火高温回火提高冲击疲劳总寿命的原因。     

16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢的疲劳性能与裂纹萌生

采用真空感应熔炼+真空自耗重熔(VIM+VAR)工艺制备16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢。测定了试验钢的疲劳极限和S-N曲线。通过观察断口,分析疲劳萌生类型和影响因素。结果表明:疲劳极限强度达到773 MPa,疲劳裂纹萌生于表面驻留滑移带、表面缺陷、近表面夹杂物和次表面夹杂物。表面驻留滑移带萌生疲劳裂纹占13%,表面缺陷萌生裂纹占33.3%,近表面夹杂物萌生占40%,次表面夹杂物萌生占13%。当疲劳裂纹萌生于内部夹杂物时,疲劳寿命随应力的增大而减小;在一定实际应力作用下,疲劳寿命随夹杂物尺寸的增大而减小。随着实际应力增加,疲劳裂纹萌生的夹杂物临界尺寸减小。     

Fatigue crack propagation in structural steel after flash welding

The study was carried out to evaluate the effect of the tempered martensite fraction in the fatigue behaviour of type R4 structural steel as used, quenched and tempered, in the manufacture of chains for offshore mooring systems. As the manufacturing process for these uses flash welding, the study also includes welded joints of the same steel. Different fractions of martensite were achieved by means of variations in the austenitization temperature of the material and the fatigue resistance of the tempered test pieces was evaluated by means of the kinetics of crack growth of crack under cyclic loading at a constant amplitude. The results indicated that an increase in the amount of ferrite was associated with an increase in the number of cycles to material failure, and for the same microstructural condition, the fatigue life of the welded joint was always lower than that of the base material. Finally, the fatigue behaviour of the test pieces is presented and discussed on the basis of the mechanical properties and toughness of the material.