回火温度对42CrMo钢超高周疲劳行为的影响

利用超声疲劳试验方法研究了不同回火温度对汽车轴用42CrMo调质钢疲劳性能的影响以及其裂纹萌生机理。结果表明,42CrMo调质钢的疲劳S-N曲线在106~109cyc范围内存在平台,490℃回火后109cyc的疲劳极限为600 MPa,520℃回火后109cyc的疲劳极限为550 MPa。SEM断口观察表明42CrMo钢在高应力水平下疲劳裂纹倾向于在表面萌生,应力在疲劳极限附近疲劳裂纹倾向于在内部Al2O3夹杂处萌生,疲劳后材料中的碳化物明显增加。TEM结果显示经过疲劳后屈氏体中板条的尺寸从原始的237 nm降低为138 nm。同时定量分析了夹杂尺寸与疲劳极限和疲劳寿命的关系。     

K495高温合金的高周疲劳性能

研究了K495合金在700、900℃的高周疲劳性能.测试的疲劳为拉伸疲劳曲线,采用正弦波,应力比R=0.1.结果表明,K495合金在这两个温度下都具有较好的疲劳性能,其疲劳强度极限分别为322、314MPa.在700℃时,当应力较小时,其疲劳裂纹由驻留滑移带在晶界的冲击而产生;当应力较大时,其疲劳裂纹萌生于试样的冶金缺陷处,如凝固缩孔和夹杂物处和一种体心立方结构的富Y相;随最大应力的增加,裂纹源由单一裂纹源向多裂纹源转变;在900℃,裂纹产生于靠近表面的冶金缺陷处.     

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。     

粉末冶金高温合金FGH97的低周疲劳断裂特征

研究了粉末冶金镍基高温合金FGH97在650℃,30—980 MPa,1 Hz实验条件下的低周疲劳断口的宏观及微观特征,裂纹源的类型及其形貌特征,以及裂纹源的位置、缺陷类型、形状和尺寸对低周疲劳寿命的影响.结果表明,在本次实验条件下该合金的低周疲劳寿命均超过了5000 cyc;统计得出,低周疲劳断口裂纹源在表面的试样占23%,在亚表面的占47%,在试样内部的占30%;裂纹源分平台、粉末颗粒、夹杂物3种类型,其中平台类型约占5%,粉末颗粒间断裂占15%,夹杂物占80%.由统计分析和计算得出,不同类型裂纹源对疲劳寿命的影响程度不同:夹杂物最严重,其次为异常粉末颗粒,再次为局部塑性变形.     

压铸镁合金AZ91D高周疲劳性能研究

研究了压铸镁合金AZ91D在应力比R=0．1条件下的高周疲劳性能。结果表明：AZ91D压铸镁合金的室温条件疲劳强度在应力比R=0．1时大约相当于其抗拉强度的44％；AZ91D合金内部的一些缺陷如夹杂等，容易引起应力集中，从而导致裂纹的萌生；AZ91D合金的疲劳断口可以观察到3个典型区域：疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。疲劳裂纹扩展区的疲劳裂纹不明显，疲劳断口呈现出准解理断口的形貌。     

中碳高强度弹簧钢NHS1超高周疲劳破坏行为

测试了中碳高强度弹簧钢NHS1的超高周(109 cyc)疲劳破坏行为,并利用FESEM对疲劳断口进行了观察.NHS1钢的S-N曲线呈台阶型,在109 cyc内疲劳极限消失.疲劳断口分析表明,在高应力幅区,实验钢的疲劳破坏主要起源于基体表面;而在低应力幅长寿命区,疲劳破坏主要起裂于试样内部的夹杂物,形成"鱼眼"型断裂.在夹杂物周围存在一个粗糙的粒状亮区(GBF).GBF区边界的应力场强度因子为3.6 MPa·m1/2,与疲劳寿命无关,该值与疲劳裂纹扩展的门槛值相等;"鱼眼"边界的应力场强度因子同样与疲劳寿命无关,约为10.6 MPa·m1/2.     

Ti-600合金的高周疲劳性能研究

采用120～130Hz的频率测试Ti-600合金光滑试样室温高周轴向应力疲劳性能。结果表明,应力比(R)为0.1时,合金的疲劳强度为475MPa,与IMI834合金相当;合金内含有较细小、薄片状的、互相交错排列的α+β相,这种细小的α+β相间的层状组织对于阻止疲劳裂纹的扩展和提高疲劳裂纹寿命有重要作用;疲劳裂纹扩展阶段,应力同为600MPa时,疲劳寿命为8.61×105的合金试样比寿命为1.78×106的疲劳条纹间距宽;合金内稀土相的尺寸由几个μm到0.2μm变化,合金中未观察到与稀土相颗粒有关的裂纹萌生。     

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.     

Ti-6Al-4V合金的超高周疲劳行为

采用超声疲劳实验分别确定了双态和网篮两种组织的Ti-6Al-4V合金的疲劳寿命(S-N)曲线,并用SEM观察疲劳断口.结果表明,两种组织合金的S-N曲线均保持下降趋势,在105-109cyc间不出现水平段,不存在传统意义的疲劳极限,断口形貌分析表明,随着应力幅的降低,二者的裂纹萌生位置都发生了由试样表面到内部的转变.与加载频率为25 Hz时的疲劳实验结果进行比较后发现,超声疲劳加载条件下,疲劳强度提高,疲劳寿命延长,且频率对网篮组织合金疲劳性能的影响大于对双态组织的影响.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

DZ125定向凝固高温合金的超声疲劳行为研究

利用超声疲劳试验方法研究DZ125合金在105～109循环周次范围内的疲劳性能,其载荷频率为20kHz.结果表明:DZ125合金疲劳断裂寿命在105～108循环周次范围内;扫描电镜观察表明,DZ125合金的超声疲劳裂纹均起源于表面,疲劳断口的起源区由多个斜面组成,存在明显的滑移台阶形貌特征,从合金的超声疲劳裂纹扩展形态...     

汽车用高强度弹簧钢54SiCrV6和54SiCr6 的超高周疲劳行为

研究了54SiCrV6和54SiCr6两种洁净高强弹簧钢的超高周疲劳行为,并利用FESEM和EPMA对疲劳断口进行了观察．实验结果表明,在高应力幅区,两种弹簧钢的疲劳破坏均起源于表面基体;而在低应力幅长寿命区,疲劳开裂均发生在试样内部．54SiCrV6钢的S-N曲线为典型的台阶式曲线,在10^9循环周次内,其疲劳极限消失;而54SiCr6钢存在疲劳极限．疲劳断口分析表明,54SiCrV6钢内部破坏是由钢中小夹杂物聚集引起的,而在54SiCr6钢中则起源于碳化物的偏聚．临界夹杂物尺寸的估算表明,当高强弹簧钢中的夹杂物尺寸大于临界夹杂物尺寸时,其疲劳极限消失．     

FATIGUE BEHAVIOUR OF SiC_p/6061Al COMPOSITE

The fatigue of SiC_p/6061Al composite containing 15 v.-% SiC particles has been compared with 6061Al alloy.Dislocation structure and microprocess of fatigue crack initiation and propagation in the composite have been investigated by using SEM and TEM.The results in- dicate that the fatigue strength at 10~7 cycles of the composite is 196 MPa,i.e.about 25% higher than matrix alloy.The voids and microcracks initiated at and near the interface be- tween SiC_p and matrix,where has a higher density of dislocations,will propagate and link up to form the fatigue crack.It is an important evidence to note that the dislocation channels where screw dislocation can travel are formed near interface and corner region of SiC_o in the composite subjected to fatigue stress(σ_(max)=274 MPa N=2.4×10~5 cycles),demonstrating the relationship between fatigue crack initiation and dislocation movement in the SiC particles reinforced 6061 Al alloy composite.     

MICROFRACTOGRAPHY OF NEAR-THRESHOLD FATIGUE CRACK GROWTH

The fracture surface micromorphology in the near-threshold FCG region was studied inLD-10 aluminum alloy and Ti-6Al-4V allov.The SEM examinations reveal that the frac-ture surface of both alloys at low crack growth rates(1×10~(-7)-1×10~(-5)mm/cycle)takes ona cyclic facet appearance.The typical morphologies were either sawtoothedfacets or terracedfacets for LD-10 aluminum alloy and isolated island facets for Ti-6Al-4V alloy.The mech-anism of near-threshold fatigue crack growth is explicated on the basis of experimental ob-servations.     

点蚀坑的形貌与腐蚀疲劳裂纹萌生

将预产生点蚀的1Cr18Ni9Ti疲劳试样进行长期(N>1×10~6cyc.)疲劳试验。其中一些在6％FeCl_3水溶液中进行,另一些在空气中进行。用定量金相方法逐个测量点蚀坑的直径和深度。发现点蚀坑的深径比和深度都与裂纹萌生有关,且在不锈钢点蚀坑的裂纹萌生过程中力学因素起主导作用而与碳钢完全不同。通过蚀坑底部的扫描电镜观察,分别确定了不锈钢和碳钢点蚀坑中裂纹萌生的初始位置,并依此讨论了腐蚀疲劳裂纹萌生机理。     

环境介质对40Cr结构钢高周和超高周疲劳行为的影响

选用40Cr结构钢,分别在空气、水和3.5%NaCl水溶液中进行旋转弯曲疲劳实验,研究环境介质对该结构钢高周和超高周疲劳特性的影响.结果表明,40Cr钢在水环境中的疲劳强度比在空气中明显降低;在3.5%NaCl水溶液环境中的疲劳强度比在水中低.断面观察显示,在水和3.5%NaCl水溶液中,疲劳裂纹多源萌生;在稳态扩展阶段,裂纹沿品界扩展并存在广泛分布的沿晶二次裂纹.     

S135钻杆钢预腐蚀后的弯曲疲劳性能

目的：考察有机盐钻井液对S135钻杆材料腐蚀及疲劳性能的影响。方法首先利用高温高压釜模拟有机盐钻井液井筒的工况环境,对疲劳试样进行预腐蚀,通过点蚀仪测定试样表面的腐蚀状况;然后利用旋转弯曲疲劳试验机在不同弯曲应力条件下对预腐蚀试样和未腐蚀试样的疲劳性能进行测试,算得不同存活率下的疲劳强度,并绘制不同存活率下的S-N曲线。用体视显微镜和扫描电镜观察预腐蚀试样和未腐蚀试样的疲劳断口形貌,进而得出S135钻杆材料表面腐蚀对其疲劳寿命的影响程度和影响机制。结果经过腐蚀的试样表面有较多腐蚀坑,腐蚀坑深度在0.4~0.7 mm之间。未腐蚀试样的疲劳强度为553 MPa,其疲劳断口只观察到单个疲劳裂纹源;腐蚀试样的疲劳强度为409 MPa,其疲劳断口观察到多个疲劳裂纹源。 S135钻杆材料腐蚀疲劳开裂敏感性指数为26%。结论经过高温高压有机盐钻井液环境腐蚀后,试样表面点蚀严重,腐蚀坑底部存在应力集中并导致裂纹源的形成,多个裂纹源的同时生长加快了裂纹的扩展,最终降低S135钻杆钢的疲劳强度。     

Q345桥梁钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳振动技术研究了桥梁钢Q345qC的母材和圆形对接焊接接头试件的高周与超高周疲劳性能.试验发现,在105～109循环周次内焊接接头的疲劳性能远低于母材,且无论是母材还是焊接接头其S-N曲线都是呈连续下降趋势.当母材服役超过107周次,焊接接头服役超过5×106周次以后,试件仍然发生疲劳断裂.结果表明,焊接接头...