大型客机用300M钢疲劳破坏行为

 结合显微组织观察和力学性能测试,对国产大型客机用300M钢应力比[R＝－1]的轴向光滑疲劳性能进行了研究,分析了大型客机用300M钢的高周轴向疲劳断口形貌及起裂原因,重点研究了非金属夹杂物裂纹源的特性。结果表明,国产大型客机用300M钢冶炼纯净度较高,最终热处理后具有良好的综合力学性能,其应力集中系数[Kt＝1,]应力比[R＝－1]的高周轴向疲劳极限[σ－1]为907 MPa;通过断口SEM观察发现非金属夹杂物引起的应力集中是导致高周轴向疲劳开裂的主要原因,该类起裂源为复杂氧化物和硫化钙的复合非金属夹杂物,尺寸在5.5～20.5 μm之间,主要成分为铝、钙、硅、氧和硫等。     

非金属夹杂物对钢材疲劳性能的影响

详细地论述了非金属夹杂物的变形率、数量、尺寸、形状及分布对高强度钢疲劳性能的影响。     

高疲劳机械臂用Q345FCAD钢的开发

介绍了工程机械用Q345FCAD疲劳钢板的研发过程,研究了其微观组织、力学性能及疲劳性能。结果表明,Q345FCAD组织类型为铁素体+珠光体,晶粒度为11级;钢板的拉伸和冲击性能均满足技术指标(YB/T 4570-2016)要求且余量充足;钢板的疲劳强度为307 MPa,疲强比不低于0. 55,钢中的夹杂物尺寸很小,疲劳源均出现在基体表面,没有出现因钢中夹杂物成为疲劳源而断裂的情况。     

S含量对18CrNiMo7-6齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响

以w[S]为0.002%（低S含量）和0.022%（高S含量）的两种18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象,参照齿轮热处理工艺获得伪渗碳试样,并对其力学性能、显微组织、疲劳性能和夹杂物分布进行了分析表征。结果表明,两种齿轮钢的强度基本相当,而高S含量试验钢具有更好的塑性和低温冲击韧性,并且其疲劳极限、疲劳寿命均优于低S含量试验钢,疲强比由0.445提高到0.479。S含量显著影响钢中的夹杂物分布情况：低S含量试验钢中夹杂物以MnS-Oxide为主,数量较少,同时尺寸更大;而高S含量试验钢夹杂物以CaS-MnS-Oxide复合型夹杂物为主,数量提高1倍以上,但尺寸更为细小。高S含量试验钢采用Ca处理工艺对夹杂物进行改性,夹杂物尺寸明显细化,有利于钢的塑韧性提升,并改善疲劳性能。     

GCr15钢M／B复合组织疲劳性能的研究

本文研究了GCr15钢中两种工艺获得的M/B复合组织(含35～45％B_下)和常规淬火组织的疲劳性能。结果表明,在相同硬度条件下,M/B复合组织的疲劳性能优于回火马氏体组织。     

2 000 MPa高强度钢的超高周疲劳破坏行为

通过USF-2000超声波疲劳试验机研究了500 kg真空感应炉+电渣重熔冶炼的2000 MPa高强度钢(%:0.45C、2.0Si、0.9Cr、0.001S、0.005P、0.026Al、0.001 5O、0.002 8N)在共振频率20 kHz、载荷比R=-1,共振间隙150 ms时的超高周疲劳破坏行为。结果发现,疲劳裂纹大部分起源于钢中非金属夹杂物(夹杂平均尺寸12.3μm),钢的疲劳强度和寿命随夹杂物增大而降低;内部夹杂物引起的疲劳破坏往往呈鱼眼型;随疲劳断口裂纹源夹杂物处应力场强度因子ΔK_inc的减小,钢的疲劳寿命N_f增加。     

脱氧剂对M50NiL钢中非金属夹杂物的影响

在航空发动机用轴承钢M50NiL的真空冶炼过程中使用不同脱氧剂进行脱氧,重点研究了不同脱氧剂类型对钢中夹杂物形貌、类型、尺寸及数量密度的影响。结果表明,未添加脱氧剂时,钢中夹杂物主要为Al₂O₃和铝镁尖晶石;使用Al-RE作为脱氧剂后,钢中夹杂物的主要类型为稀土夹杂物;而使用Al-RE-Si-Mn作为脱氧剂后,钢中夹杂物类型、尺寸及分布特征与Al-RE脱氧剂基本相当。稀土元素的加入能明显改善钢中夹杂物的类型及形貌,使主要夹杂物类型由带有棱角且形状不规则的富Al₂O₃型夹杂物转变为近球形的稀土夹杂物,同时降低了钢中夹杂物的最大尺寸,以及大尺寸的Al₂O₃夹杂物数量,但过量的稀土使得钢中出现了稀土夹杂物的团聚。     

高纯净不锈钢非金属夹杂物控制工艺研究

对真空感应炉冶炼的1Cr10Co6Mo Nb N等钢,通过调整脱氧制度、控制硫含量等手段,使非金属夹杂物含量达到技术条件要求。     

汽车发动机气门弹簧用钢研究进展

 气门弹簧是汽车发动机的重要元件,其对疲劳和稳定性能的要求非常苛刻。概述了气门弹簧用钢的化学成分、冶炼工艺等对提高弹簧性能的研究进展。着重介绍了硅、锰、铬、镍、钼、铌及钒等元素对气门弹簧用钢的强度、疲劳极限以及抗松弛性能的影响,同时对冶炼工艺中夹杂物控制技术以及弹簧钢表面处理技术的研究进展进行了系统归纳。     

XCQ16和20Mn2车轴用钢疲劳失效的微观机理

利用扫描电镜(SEM)对XCQ16和20Mn2两种车轴用钢疲劳断口和裂纹扩展断口进行分析,研究疲劳失效过程中的裂纹萌生及扩展机理.结果表明:裂纹均是从试样表面萌生,非金属夹杂和位错是主要的萌生机制;XCQ16钢在疲劳断口中部区的裂纹闭合效应大于20Mn2钢,裂纹扩展较慢;两者在裂纹扩展区的扩展机理不同,XCQ16钢属于塑性断裂,20Mn2钢属于解理断裂;在非金属夹杂上,XCQ16钢多含氧化物和硫化物的混合夹杂,20Mn2钢主要是氧化物夹杂,混合夹杂对材料的疲劳性能影响较小.     

夹杂物尺寸和暗光区尺寸对高强度钢千兆周期疲劳性能的影响

对SCM440和SUJ2钢进行了高达10^9次循环的千兆用期疲劳试验。千兆周期疲劳性能试验结果被分戍两组：由SCM440和二次熔炼SUJ2钢构成的一组显现出其疲劳强度高于由一次熔炼SUJ2钢构成的另一组。高疲劳强度组中的鱼眼状裂纹基本上起源于一种小的Al2O3夹杂物，而在低疲劳强度组中则完全起源于大的（Cr、Fe）3C夹杂。当夹杂物尺寸小于约10μm时，大体上暗光区尺寸随夹杂物尺寸下降而增加。当夹杂物尺寸超过10μm时，暗光区尺寸呈稳定状态。由于这种关系，当夹杂物尺寸非常小时，10^9次循环时疲劳极限与夹杂物尺寸无关。估计夹杂物尺寸在10～20μm之间时疲劳极限便失去与夹杂物尺寸的依存性。另一方面，当夹杂物尺寸超过上述尺寸时，疲劳极限取决于夹杂物尺寸及暗光区尺寸。暗光区和大夹杂物与小夹杂物相似，其△Kth取决于裂纹尺寸的1／3次方，这意味着疲劳极限取决于暗光区尺寸和大夹杂物尺寸的-1／6次方。     

镁钙处理对车轮钢中夹杂物及疲劳性能的影响

在250 t钢包内对某车轮钢分别进行了镁、钙处理,探讨了夹杂物特征对钢疲劳寿命的影响,得出如下结论:镁处理、钙处理钢中T.O含量变化不大,均在0.0025％以下,但镁处理钢氮含量比钙处理钢普遍要低;钙处理精炼结束后钢中典型夹杂物主要为铝酸钙和(Ca,Mn)S,而镁处理钢中主要为尖晶石—铝酸钙复合夹杂物、尖晶石—硫化钙包裹型复合夹杂物,夹杂物尺寸较钙处理明显减小;当外部应力大于470 MPa后,镁处理钢的疲劳寿命几乎都大于钙处理钢,由此证明镁处理对改善钢的疲劳寿命有一定的贡献.     

奥氏体化温度对51CrV4钢组织及疲劳性能的影响北大核心CSCD

利用拉-拉疲劳试验方法对比研究了51CrV4钢不同奥氏体化温度下试样的疲劳性能,并采用扫描电镜(SEM)对其微观组织变化和疲劳断口进行了分析。结果表明,当奥氏体化温度由850℃升高至900℃后,疲劳强度由840 MPa增加到883 MPa,疲劳断口表面二次裂纹数量增多,且主裂纹扩展路径更曲折,裂纹扩展速率降低。且随着奥氏体化温度的升高,组织中合金渗碳体得到细化,部分碳和合金元素从大尺寸合金渗碳体中回溶到基体中,增加了固溶强化,强度和硬度分别增加约32 MPa和20HV。通过分析发现,合金渗碳体细化及碳和合金元素的回溶是疲劳性能改善的主要因素。     

20MnCr5齿轮钢氧含量控制及其对钢的疲劳性能影响

提出了100 t EAF-LF-VD-CC-CR全流程控制齿轮钢氧含量的工艺措施;研究了0.00053%～0.00145%氧含量20MnCr5齿轮钢的旋转弯曲疲劳性能、断口和夹杂物尺寸。结果表明,钢中总氧含量越高,最大夹杂物尺寸也越大,疲劳强度越低,当[O]≤0.0010%时,随[O]降低,疲劳强度升高幅度较小;试验钢在表层不产生疲劳裂纹的临界夹杂物尺寸为21μm,距表面深度30～430μm的浅层区域为相对安全区域,其中的夹杂物很难引起疲劳开裂。     

夹杂物在P/M镍基高温合金中的变形行为及对低周疲劳性能的影响

通过在 5 0～ 10 0 μm粒度范围FGH95合金粉末中预先加入夹杂物的方法 ,系统研究了5 0～ 5 0 0 μm有机和无机不同类型的夹杂物 ,经过热等静压和热等静压加锻造后的形态变化 ,及其与合金基体的相互作用特点 ,以及对P/M盘件径向试样低周疲劳寿命的影响。     

铈对ZG75CrMo钢中非金属夹杂物及钢性能的影响

探讨了铈对ＺＧ７５ＣｒＭｏ钢中夹杂物及钢性能的影响。研究表明，与ＺＧ７５ＣｒＭｏ钢相比，ＺＧ７５ＣｒＭｏ（Ｃｅ）钢中夹杂物的含量减少且性态改变，塑韧性、抗热疲劳性和抗高温氧化性均有明显提高。     

夹杂物和暗光区尺寸对高强度钢千兆周疲劳性能的影响

日本大同特殊钢的技术人员对SCM440和SUJ2钢进行了高达10^9的千兆周疲劳试验。每种钢准备了采用不同冶炼工艺的5种类型。将千兆周疲劳性能分成两组：由SCM440和双熔SUJ2钢组成的一组显示出其疲劳强度高于由单熔SUJ2钢组成的另外一组。高疲劳强度组中的白点断裂的起源基本上是一种小的Al2O3。而在低疲劳强度组中则完全是一种大的（Cr、Fe）3C。当夹杂物尺寸小于约10μm时，     

胀断连杆用C70S6钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳实验研究了胀断连杆用两种成分(%:0.69C-0.034V-<0.005Ti-0.015N和0.72C-0.036V-0.023Ti-0.014N)C70S6钢的高周疲劳性能。结果表明,疲劳断裂均起源于试样的表面基体,其高周疲劳性能主要受微观组织特别是珠光体片层间距的影响;含0.023%Ti的C70S6钢中珠光体片层间距较大,析出粗大(Ti,V)(C,N),导致0.023%Ti钢疲劳性能低于不含Ti的C70S6钢。