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60Si2CrVA高强度弹簧钢的超高周疲劳破坏行为

赵海民 , 惠卫军 , 聂义宏 , 翁宇庆 , 董瀚

材料研究学报

进行超声波疲劳和疲劳裂纹扩展速率实验, 研究了3种60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳破坏行为.结果表明, 60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳性能主要与其中夹杂物的尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小, 钢的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高.对于内部夹杂物引起的疲劳破坏, 在低应力幅、高循环周次(约大于106 cyc)条件下,在夹杂物周围的鱼眼处往往存在粗糙的粒状区域(GBF). 对于A-60钢,随着疲劳源夹杂物处应力场强度因子幅的减小, 疲劳寿命增加;而GBF处的应力场强度因子幅并不随疲劳寿命变化而变化,基本为一常数(平均值为4.6 MPa×m1/2),与疲劳裂纹扩展门槛值(4.3 MPa×m1/2)接近.

关键词: 金属材料 , very high cycle fatigue

LC4CS铝合金的超高周疲劳寿命分布

姚卫星 , 郭盛杰

金属学报

采用超声高频疲劳试验机进行了LC4CS铝合金实验样本容量为66的超高周疲劳寿命实验.结果表明, 超高周疲劳寿命具有双峰分布特征, 这一特征与疲劳裂纹的萌生点有关:较短疲劳寿命的样品的裂纹萌生于夹杂等缺陷处, 而较长疲劳寿命的样品的裂纹萌生于表面. 寿命分布的双峰特征使得传统的升降法不能用于确定材料的超高周疲劳的条件疲劳极限, 超高周疲劳寿命的分散性远大于低周和高周疲劳寿命的分散性.

关键词: LC4CS铝合金 , very high cycle fatigue , life distribution

Ultrasonic Fatigue Damage Behavior of 304L Austenitic Stainless Steel Based on Micro-plasticity and Heat Dissipation

Chao HE , Ren-hui TIAN , Yong-jie LIU , Jiu-kai LI , Qing-yuan WANG

钢铁研究学报

关键词:

氢对60Si2CrVA弹簧钢超高周疲劳性能的影响

周超 , 张永健 , 惠卫军 , 王磊

钢铁研究学报

利用TDS氢热分析及超声波疲劳等试验方法研究了3种不同氢含量的超高强度弹簧钢60Si2CrVA的超高周疲劳性能.TDS分析结果表明,电解充氢样(CH样)的氢逸出曲线在低温侧有一个强的氢逸出峰,在高温侧有一个弱的氢逸出峰;淬回火样(QT样)和真空处理样(VT样)则仅在高温侧附近有一弱的氢逸出峰.3种氢含量试样的疲劳断口均以包含GBF(粒状亮区)的内部夹杂起裂方式为主.随着氢含量的增加,GBF区的面积增加而试样在109周次下的疲劳强度显著下降.

关键词: 氢 , 超高周疲劳 , 60Si2CrVA弹簧钢 , 非金属夹杂物

高强度钢超高周疲劳的研究进展

何柏林 , 魏康

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.07.022

近年来,高速列车、汽车、航天器中的核心工程构件承受的疲劳循环已达108～1010周次甚至更高.目前的研究结果表明,高强钢材料在10 7周次以上的超高周疲劳阶段内仍会发生疲劳断裂,不存在传统的疲劳极限.因此,研究高强钢的超高周疲劳特性不仅有助于理解疲劳机理,而且有利于研究材料超高周疲劳设计及寿命评估方法.论述了高强钢超高周疲劳研究的背景和意义,介绍了近几年超高周疲劳的研究成果,包括S-N曲线的特征、裂纹萌生特征和扩展机理、断面上鱼眼形貌等,并给出了未来超高周疲劳的研究方向.

关键词: 超高周疲劳 , S-N曲线 , 疲劳极限 , 疲劳机理 , 裂纹萌生

SUJ2轴承钢超声疲劳GBF内裂纹扩展规律

李永德 , 郭卫民 , 徐娜 , 吴晓峰 , 时军波 , 马虹

材料热处理学报

利用超声疲劳低-高应力两步变幅加载技术研究了JIS SUJ2高强轴承钢疲劳断口上GBF(granular bright facet)内裂纹萌生与扩展规律.结果表明,随外加应力幅增加GBF尺寸减小,固定应力幅下的GBF尺寸为恒定值,与夹杂物尺寸无关;且在固定应力幅下,Nf∝√Ainc-8,疲劳寿命Nf随着夹杂物尺寸的增加而降低.研究表明,GBF形成于疲劳初期(在105周次左右,相应于小于1％的总寿命),随循环周次的增加,GBF尺寸基本不增加,直至接近最终疲劳寿命时(超过90％总寿命)GBF裂纹快速扩展直到最终尺寸.

关键词: 轴承钢 , 超高周疲劳 , 夹杂物 , 颗粒状亮区 , 变幅加载

高压气相热充氢对SUJ2轴承钢超高周疲劳行为的影响

李永德 , 徐娜 , 郭卫民 , 吴晓峰 , 时军波 , 刘树伟

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.02.017

研究了JIS-SUJ2轴承钢的超高周疲劳行为及高压气相热充氢对疲劳性能的影响.结果表明,高压气相热充氢后疲劳性能明显降低,裂纹源周围“GBF”区的颗粒状特征变浅甚至消失.断口上裂纹源处缺陷尺寸及分布对疲劳寿命没有影响,疲劳寿命随着“GBF”与夹杂物尺寸比的增加而增加.充氢前后裂纹源边缘的应力强度因子范围均近似正比于裂纹尺寸的1/3次方,“GBF”裂纹扩展的门槛值正比于“GBF”尺寸的1/6次方.高压气相热充氢明显提高了氢致附加应力强度因子,估算的“GBF”裂纹尺寸的极限值与实验值能够较好地吻合.

关键词: 轴承钢 , 超高周疲劳 , 夹杂物 , GBF , 非扩散氢

CrMoW转子钢的高温超高周疲劳性能

侯方 , 李久楷 , 谢少雄 , 刘永杰 , 王清远 , 张军辉

材料研究学报 doi:10.11901/1005.3093.2015.322

使用自主搭建的高温超声疲劳实验系统在常温和600℃进行CrMoW转子钢1×1010周次超高周疲劳实验,研究了CrMoW转子钢在工作温度下的超高周疲劳性能.结果表明:在600℃和常温下转子钢的S-N曲线均呈连续下降型,试件在1 09周次后仍发生疲劳断裂.在常温实验条件下疲劳寿命小于1×107周次试件的裂纹多萌生在表面,而高于1×107周次的多以内部萌生为主.在高温实验环境下裂纹也在内部夹杂处萌生,且裂纹萌生方式对疲劳寿命没有决定性作用.鱼眼定量分析结果表明,CrMoW转子钢在600℃和常温下裂纹扩展的应力强度因子门槛值分别为3.4 MPa· m1/2和1.0 MPa·m1/2.

关键词: 金属材料 , 转子钢 , 高温 , 超高周疲劳 , 夹杂物 , 裂纹扩展门槛值

钢的超高周疲劳性能及其影响因素研究进展

张志军 , 何柏林 , 李力

钢铁 doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160140

在现代工业中，许多钢结构被要求承受108以上的疲劳载荷，钢的超高周疲劳性能研究已成为疲劳研究领域的一大热点。对当前国内外钢的超高周疲劳性能及其影响因素研究进行了综述，主要介绍了超高周疲劳S-N曲线、超高周疲劳裂纹萌生和扩展机理以及几个超高周疲劳性能影响因素，并提出了以后在超高周疲劳问题研究中需要进一步研究的方向，为当前超高周疲劳研究提供一个参考。

关键词: 超高周疲劳 , S-N曲线 , 裂纹萌生与扩展 , 影响因素

TA11钛合金超高周疲劳行为

焦泽辉 , 于慧臣 , 钟斌 , 李旭东 , 周静怡

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000113

利用常规疲劳试验方法获得TA11合金在不同温度,不同应力比下的3×107及1×108超高周疲劳极限,并采用三参数幂函数法获得合金超高周疲劳中值S-N曲线及其描述方程.研究发现:与传统1×107疲劳极限相比,TA11合金的超高周(3×107及1×108)疲劳强度表现出继续降低的趋势,这一趋势在负应力比(R=-1)下不太明显,在正应力比(R=0.1,0.5)下十分显著,并且室温下的降低幅度大于高温下的降低幅度;断口分析表明,室温下TA11合金试样的超高周疲劳裂纹均萌生于表面,高温下TA11合金试样的超高周疲劳裂纹萌生方式与应力比有关,R=-1和0.1时疲劳裂纹萌生于表面,R=0.5时疲劳裂纹萌生于内部;TA11合金试样的表面状态是导致其疲劳寿命分散的主要原因.

关键词: TA11合金 , 应力比 , S-N曲线 , 超高周疲劳