1973II專題培訓(xùn)班超高周疲勞20090611

1、中國金屬學會專題培訓(xùn)班中國金屬學會專題培訓(xùn)班提高冶金質(zhì)量和鋼材使用壽命的新品種開發(fā)提高冶金質(zhì)量和鋼材使用壽命的新品種開發(fā)鋼鐵材料的超長疲勞壽命化技術(shù)鋼鐵材料的超長疲勞壽命化技術(shù)2009年年6月月22-25日日 北京北京惠衛(wèi)軍惠衛(wèi)軍 , 北京學院南路76號鋼鐵研究總院鋼鐵研究總院先進鋼鐵材料技術(shù)國家工程研究中心先進鋼鐵材料技術(shù)國家工程研究中心Strength/MPaProperty12001500Delayed FractureStrengthening & Toughening高強度化面臨的挑戰(zhàn)高強度化面臨的挑戰(zhàn)2000800高強度化面臨的挑戰(zhàn)之一高強度化面臨的挑戰(zhàn)之一 延遲斷裂延遲斷

2、裂pRef. 松山晉作：松山晉作：遅斷裂遅斷裂Ref. CISRI973 期期疲勞破壞疲勞破壞&延遲斷裂引起災(zāi)難性后果延遲斷裂引起災(zāi)難性后果p人員和財產(chǎn)的損失相當驚人人員和財產(chǎn)的損失相當驚人!p美國和歐盟的近期調(diào)查表明美國和歐盟的近期調(diào)查表明,每年因破壞事故所引每年因破壞事故所引起的經(jīng)濟損失占當年起的經(jīng)濟損失占當年GDP的的4%!l歐盟歐盟 $2000億億/年年l美國美國 $1190億億/年年l中國中國 ?p問問 題題: : 隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的高度發(fā)展隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的高度發(fā)展, ,為何由疲勞和延遲斷裂為何由疲勞和延遲斷裂所引起的事故仍然如此頻繁所引起的事故仍然如此頻繁? ?R O R

3、itchie. Report to the Japan Society for the Promotion of Science, 2001講座提綱講座提綱l疲勞破壞現(xiàn)象簡介疲勞破壞現(xiàn)象簡介l超高周疲勞破壞基本特征及其試驗方法超高周疲勞破壞基本特征及其試驗方法l超高周疲勞破壞的主要影響因素超高周疲勞破壞的主要影響因素非金屬夾雜物的影響非金屬夾雜物的影響環(huán)境因素的影響環(huán)境因素的影響微觀組織的影響微觀組織的影響l超長疲勞壽命高強度鋼的開發(fā)應(yīng)用超長疲勞壽命高強度鋼的開發(fā)應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼高強度螺栓鋼高強度螺栓鋼高強度彈簧鋼高強度彈簧鋼疲勞破壞現(xiàn)象疲勞破壞現(xiàn)象概念概念l疲勞疲勞FatigueFati

4、grel常指人們的身心勞累；常指人們的身心勞累；l在工程詞匯中用以表達材料在循環(huán)載荷作用下的損在工程詞匯中用以表達材料在循環(huán)載荷作用下的損傷和破壞。傷和破壞。lISO(1964年年)“)“金屬疲勞試驗的一般原理金屬疲勞試驗的一般原理”：金屬金屬材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的性能變化材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的性能變化稱作疲勞；雖然在一般情況下，這個術(shù)語特指那些稱作疲勞；雖然在一般情況下，這個術(shù)語特指那些導(dǎo)致開裂或破壞的性能變化。導(dǎo)致開裂或破壞的性能變化。疲勞破壞現(xiàn)象疲勞破壞現(xiàn)象危害性危害性l磨損、腐蝕和斷裂是機械零件和工磨損、腐蝕和斷裂是機械零件和工程構(gòu)件的三種主要破壞形式，其中

5、程構(gòu)件的三種主要破壞形式，其中尤以斷裂更受重視。尤以斷裂更受重視。l飛機、船舶、汽車、各種工程機械飛機、船舶、汽車、各種工程機械等的主要零件和構(gòu)件，大多在變動等的主要零件和構(gòu)件，大多在變動載荷下工作，疲勞破壞是其主要的載荷下工作，疲勞破壞是其主要的失效形式。失效形式。l據(jù)統(tǒng)計，疲勞破壞在整個失效件中據(jù)統(tǒng)計，疲勞破壞在整個失效件中約占約占5090 %左右，危害性極大。左右，危害性極大。疲勞破壞現(xiàn)象疲勞破壞現(xiàn)象實例實例l世界上第一架民用噴氣飛機彗星號的一系列失事世界上第一架民用噴氣飛機彗星號的一系列失事l1953.5.2；1954.1.10；1954.4.8l每次飛行中由于座艙反復(fù)增壓和減壓，使機

6、身每次飛行中由于座艙反復(fù)增壓和減壓，使機身的金屬蒙皮承受了疲勞應(yīng)力的循環(huán)作用；的金屬蒙皮承受了疲勞應(yīng)力的循環(huán)作用；l旅客座艙窗戶附近的鉚釘孔的應(yīng)力集中促進了旅客座艙窗戶附近的鉚釘孔的應(yīng)力集中促進了疲勞開裂。疲勞開裂。疲勞破壞現(xiàn)象疲勞破壞現(xiàn)象類別類別l疲勞破壞由于受外加應(yīng)力、應(yīng)變的波動變化疲勞破壞由于受外加應(yīng)力、應(yīng)變的波動變化和周圍環(huán)境的影響，表現(xiàn)為不同的形式：和周圍環(huán)境的影響，表現(xiàn)為不同的形式：l按載荷工況和工作環(huán)境：機械按載荷工況和工作環(huán)境：機械(常規(guī)常規(guī))疲勞；蠕變疲疲勞；蠕變疲勞；熱機械疲勞；腐蝕疲勞；滑動勞；熱機械疲勞；腐蝕疲勞；滑動/滾動接觸疲勞；滾動接觸疲勞；微動疲勞；沖擊疲勞；微

7、動疲勞；沖擊疲勞；l按研究對象：材料疲勞；結(jié)構(gòu)疲勞按研究對象：材料疲勞；結(jié)構(gòu)疲勞l按循環(huán)周次：低周疲勞；高周疲勞；超高周疲勞按循環(huán)周次：低周疲勞；高周疲勞；超高周疲勞105106Stress AmplitudeSurface fatigue limitInternal fatigue limitCycles to failurep低周疲勞：低周疲勞：應(yīng)力水平高應(yīng)力水平高于材料的彈性極限，應(yīng)于材料的彈性極限，應(yīng)力和應(yīng)變曲線呈非線性力和應(yīng)變曲線呈非線性關(guān)系；應(yīng)變幅控制。關(guān)系；應(yīng)變幅控制。 p高周疲勞：高周疲勞：加載應(yīng)力相加載應(yīng)力相對較低，試樣處于彈性對較低，試樣處于彈性范圍，應(yīng)力和應(yīng)變呈正范圍，應(yīng)

8、力和應(yīng)變呈正比關(guān)系；應(yīng)力幅控制。比關(guān)系；應(yīng)力幅控制。p超高周疲勞：超高周疲勞：加載應(yīng)力加載應(yīng)力幅可能遠低于傳統(tǒng)的疲幅可能遠低于傳統(tǒng)的疲勞極限；斷裂機理不盡勞極限；斷裂機理不盡相同。相同。 107108109低周疲勞低周疲勞高周疲勞高周疲勞超高周疲勞超高周疲勞疲勞破壞現(xiàn)象疲勞破壞現(xiàn)象類別類別講座提綱講座提綱l疲勞破壞現(xiàn)象簡介疲勞破壞現(xiàn)象簡介l超高周疲勞破壞基本特征及其試驗方法超高周疲勞破壞基本特征及其試驗方法l超高周疲勞破壞的主要影響因素超高周疲勞破壞的主要影響因素非金屬夾雜物的影響非金屬夾雜物的影響環(huán)境因素的影響環(huán)境因素的影響微觀組織的影響微觀組織的影響l超長疲勞壽命高強度鋼的開發(fā)應(yīng)用超長疲勞

9、壽命高強度鋼的開發(fā)應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼高強度螺栓鋼高強度螺栓鋼高強度彈簧鋼高強度彈簧鋼傳統(tǒng)疲勞數(shù)據(jù)往往局限于傳統(tǒng)疲勞數(shù)據(jù)往往局限于107 周次周次許多部件如發(fā)動機部件、汽車承力運動部件、鐵路許多部件如發(fā)動機部件、汽車承力運動部件、鐵路車輪和軌道、飛機、海岸結(jié)構(gòu)、橋梁、特殊醫(yī)療設(shè)車輪和軌道、飛機、海岸結(jié)構(gòu)、橋梁、特殊醫(yī)療設(shè)備等，要求承受備等，要求承受1081012周次的循環(huán)載荷而不發(fā)生周次的循環(huán)載荷而不發(fā)生斷裂斷裂部部 件件名名 稱稱渦輪發(fā)渦輪發(fā)電機電機新干線新干線車輪車輪轎車轎車車輪車輪蒸汽渦蒸汽渦輪葉片輪葉片生物醫(yī)學用生物醫(yī)學用不銹鋼管不銹鋼管海岸海岸結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)直升機直升機齒輪齒輪服役期服役期

10、/條件條件20年年10年年30萬公里萬公里5,000h壽命要求壽命要求/周次周次101010931081012510101010109超高周疲勞破壞超高周疲勞破壞基本特征基本特征105106Stress AmplitudeCycles to failurep通常認為，材料在通常認為，材料在107周次周次附近往往存在一疲勞極限，附近往往存在一疲勞極限，應(yīng)力幅低于該疲勞極限，應(yīng)力幅低于該疲勞極限，材料將不發(fā)生疲勞破壞，材料將不發(fā)生疲勞破壞，即材料有無限壽命。即材料有無限壽命。p近來研究結(jié)果表明，材料近來研究結(jié)果表明，材料在大于在大于107周次內(nèi)仍發(fā)生疲周次內(nèi)仍發(fā)生疲勞斷裂，并且應(yīng)力幅可能勞斷裂，并

11、且應(yīng)力幅可能遠低于傳統(tǒng)疲勞極限。遠低于傳統(tǒng)疲勞極限。p超高周疲勞斷裂機理與傳統(tǒng)超高周疲勞斷裂機理與傳統(tǒng)疲勞破壞的機理有所不同，疲勞破壞的機理有所不同，在超長壽命區(qū)，材料的疲勞在超長壽命區(qū)，材料的疲勞斷裂主要起源于材料內(nèi)部。斷裂主要起源于材料內(nèi)部。107108109內(nèi)部疲勞內(nèi)部疲勞( (微裂紋萌生、擴展微裂紋萌生、擴展) )表面疲勞表面疲勞( (微裂紋擴展微裂紋擴展) )表面疲勞強度表面疲勞強度內(nèi)部疲勞強度內(nèi)部疲勞強度超高周疲勞破壞超高周疲勞破壞疲勞斷口典型特征疲勞斷口典型特征表面起裂表面起裂夾雜物起裂夾雜物起裂夾雜物起裂夾雜物起裂內(nèi)部基體起裂內(nèi)部基體起裂裂紋源裂紋源裂紋擴展裂紋擴展高周疲勞高周

12、疲勞超高周疲勞超高周疲勞“魚眼魚眼”型疲勞斷口示意圖型疲勞斷口示意圖 d inc試樣表面試樣表面Fish-eyeInclusionarea incGBFarea GBF24 m3.6 mGranular bright facet (GBF)超高周疲勞條件下，超高周疲勞條件下，疲勞壽命大部分消耗疲勞壽命大部分消耗在斷裂源附近的在斷裂源附近的GBF區(qū)域區(qū)域(或或ODA)疲勞斷口典型特征疲勞斷口典型特征pODA(Optically Dark Area)p107 cyclesp疲勞性能惡化疲勞性能惡化Ref. Murakami Y. Metal Fatigue:Effect of Small Defe

13、cts and Nonmetallic Inclusions, Elsevier, 2002九州大學九州大學 村上敬宜村上敬宜 首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)ODAODA現(xiàn)象現(xiàn)象超高周疲勞破壞超高周疲勞破壞基本特征基本特征uMurakami: ODAuShiozawa: GBF (Granular Bright Facet)uSakai: FGA (Fine Granular Area)uTanaka: FCT (FaCeT)uOchi: RSA (Rough Surface Area)ODA現(xiàn)象現(xiàn)象InclusionMatrix低應(yīng)力、長壽命區(qū)低應(yīng)力、長壽命區(qū)(通常通常106 cyc)超高周疲勞超高周疲勞

14、-裂紋起裂裂紋起裂lFatigue life： Nf=Ni+NpMicrocrack growth aiMacrocrack growth acCrack nucleation anNiNpFatigue fractureFinal unstable fracture對于超高周疲勞斷裂，裂紋起裂壽命往往占整個壽命的絕大對于超高周疲勞斷裂，裂紋起裂壽命往往占整個壽命的絕大部分，甚至高達部分，甚至高達90 %以上。以上。起裂起裂: : 1)表面表面 2)內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷(夾雜物夾雜物/組織組織)Ni/Nf=?法國法國CNAM Bathias C, VHCF會議創(chuàng)立者會議創(chuàng)立者奧地利奧地利Stanz

15、1-Tschegg(VHCF3 主席主席)，鋁合金和鈦合金鋁合金和鈦合金日本日本九州大學九州大學 村上敬宜，疲勞強度預(yù)測，村上敬宜，疲勞強度預(yù)測，ODA日本日本NIMS 松岡三郎，松岡三郎，M-ausforming日本立命館大學日本立命館大學 酒井達雄酒井達雄(VHCF3 主席主席)，F(xiàn)GA美國、德國、英國、瑞典等美國、德國、英國、瑞典等 中國四川大學，西南交大，西工大，清華，中科院力學所，中國四川大學，西南交大，西工大，清華，中科院力學所，金屬所，鋼研總院金屬所，鋼研總院The First National Symposium on Super Long Life Fatigue，Cheng

16、du,August,2005北航、江蘇大學、內(nèi)蒙古大學北航、江蘇大學、內(nèi)蒙古大學國際上相關(guān)研究國際上相關(guān)研究Conference NameTime & SiteOrganizer1Fatigue Life in the Gigacycle RegimeJune 29-July 1, 1998, ParisProf C Bathias2Fatigue in the very High Cycle Regime July 2-4, 2001, ViennaProfs S E Stanzle-Tschegg and H Mayer3Very High Cycle Fatigue (VHCF-

17、3)Sept 16-19, 2004, Kyoto/KusatsuProfs T Sakai & Y Ochi4VHCF-4August 19-22, 2007, MichiganDr. J E Alison, Prof J W Jones, Dr J M larsen, Prof R O Ritchie超高周疲勞國際會議超高周疲勞國際會議(VHCF)From the second conference, it was agreed that the conference would be held every three years under the name “Very High

18、 Cycle Fatigue”lBathias等等從從1990年代開始對多年代開始對多種金屬包括種金屬包括鈦合金鈦合金(環(huán)境溫度效環(huán)境溫度效應(yīng)、裂紋擴展行為和組織影響應(yīng)、裂紋擴展行為和組織影響)、鎳基合金鎳基合金(高溫裂紋的萌生與擴高溫裂紋的萌生與擴展行為展行為)和和各種鋼鐵材料各種鋼鐵材料(球墨鑄球墨鑄鐵、低碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼、鐵、低碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼、軌道鋼和不銹鋼等軌道鋼和不銹鋼等)對壽命范圍對壽命范圍從從1091010 cyc的疲勞行為進行的疲勞行為進行了系統(tǒng)研究。了系統(tǒng)研究。l發(fā)現(xiàn)金屬材料在十億周應(yīng)力循環(huán)發(fā)現(xiàn)金屬材料在十億周應(yīng)力循環(huán)區(qū)不存在疲勞極限。區(qū)不存在疲勞極限。 國際上相關(guān)

19、研究國際上相關(guān)研究法國法國Si-Cr Spring Steel42CrMo4 and Cr-V Spring Steelu在在立命館大學立命館大學Sakai教授教授的組織下，日本材料強度概率模型會的研究者使的組織下，日本材料強度概率模型會的研究者使用相同形狀的試樣和為此項研究而開發(fā)的用相同形狀的試樣和為此項研究而開發(fā)的50 Hz四連式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗四連式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機，開始對高碳鉻軸承鋼機，開始對高碳鉻軸承鋼(SUJ2)、Ni-Cr-Mo(SNCM439)和和Cr-Mo(SCM435)等高強度鋼的超高周疲勞行為進行有組織的合作研究，掀等高強度鋼的超高周疲勞行為進行有組織的合作研究，掀起了

20、高強度鋼超高周疲勞行為研究的熱潮。起了高強度鋼超高周疲勞行為研究的熱潮。國際上相關(guān)研究日本國際上相關(guān)研究日本SUJ2 SteelSNCM439 Steel疲勞試驗設(shè)備疲勞試驗設(shè)備超聲波疲勞試驗機超聲波疲勞試驗機 p實驗頻率：實驗頻率：20 kHzFrequency10610710810910101011100 Hz2.8 hr27.8hr11.6days116days3.2years32years20,000 Hz50s8.3min1.4hr14hr5.8days58days島津島津USF2000型超聲波疲勞試驗機系統(tǒng)型超聲波疲勞試驗機系統(tǒng)疲勞試驗設(shè)備疲勞試驗設(shè)備超聲波疲勞試驗機超聲波疲勞試驗

21、機 l超聲波疲勞是一種基于壓電磁超聲波疲勞是一種基于壓電磁致伸縮原理的機械諧振實驗方致伸縮原理的機械諧振實驗方法：在試樣中生成諧振波，形法：在試樣中生成諧振波，形成循環(huán)應(yīng)力成循環(huán)應(yīng)力(應(yīng)變應(yīng)變)場，達到快場，達到快速疲勞循環(huán)實驗的目的。速疲勞循環(huán)實驗的目的。l由實驗機主機由實驗機主機(超聲波發(fā)生器、超聲波發(fā)生器、壓電換能器、振幅放大器壓電換能器、振幅放大器)、計、計算機控制測定系統(tǒng)、試樣冷卻算機控制測定系統(tǒng)、試樣冷卻裝置裝置(空氣壓縮機、干燥器空氣壓縮機、干燥器)等等三部分構(gòu)成。三部分構(gòu)成。l可采用附屬專用軟件完成試樣可采用附屬專用軟件完成試樣尺寸的計算、實驗應(yīng)力的設(shè)定尺寸的計算、實驗應(yīng)力的設(shè)

22、定和實驗數(shù)據(jù)的采集等。和實驗數(shù)據(jù)的采集等。p金屬材料超高周金屬材料超高周(1081010 周次周次)疲勞破壞行為疲勞破壞行為p超長壽命金屬材料的研發(fā)超長壽命金屬材料的研發(fā)p快速檢測金屬材料中的非快速檢測金屬材料中的非金屬夾雜物和微小缺陷金屬夾雜物和微小缺陷p試驗頻率與試樣發(fā)熱問題試驗頻率與試樣發(fā)熱問題p試驗方法標準化問題試驗方法標準化問題疲勞試驗設(shè)備疲勞試驗設(shè)備旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機 旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機l載荷比載荷比R=-1，控制參，控制參量為載荷；量為載荷；l用升降法求條件疲勞強用升降法求條件疲勞強度度(至少至少6對對)： piiiNRVm1)(1l鑒于旋彎疲

23、勞試驗機簡單、可靠性高，目前文獻中鑒于旋彎疲勞試驗機簡單、可靠性高，目前文獻中的疲勞性能數(shù)據(jù)大多基于這種試驗方法。的疲勞性能數(shù)據(jù)大多基于這種試驗方法。l日本材料強度概率模型會開發(fā)出日本材料強度概率模型會開發(fā)出50 Hz四連式旋轉(zhuǎn)彎四連式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機。曲疲勞試驗機。講座提綱講座提綱l疲勞破壞現(xiàn)象簡介疲勞破壞現(xiàn)象簡介l超高周疲勞破壞基本特征及其試驗方法超高周疲勞破壞基本特征及其試驗方法l超高周疲勞破壞的主要影響因素超高周疲勞破壞的主要影響因素非金屬夾雜物的影響非金屬夾雜物的影響環(huán)境因素的影響環(huán)境因素的影響微觀組織的影響微觀組織的影響l超長疲勞壽命高強度鋼的開發(fā)應(yīng)用超長疲勞壽命高強度鋼的開發(fā)應(yīng)

24、用非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼高強度螺栓鋼高強度螺栓鋼高強度彈簧鋼高強度彈簧鋼各類夾雜物引起的疲勞斷口形貌各類夾雜物引起的疲勞斷口形貌疲勞源粗大夾雜物疲勞源粗大夾雜物夾雜物對疲勞性能影響夾雜物對疲勞性能影響S-N曲線形狀曲線形狀109No. of cycles to failureStress amplitude, MPa內(nèi)部內(nèi)部(夾雜物、基體夾雜物、基體)起裂起裂表面起裂表面起裂鋼中夾雜物的含量增鋼中夾雜物的含量增加，使鋼的疲勞強度加，使鋼的疲勞強度和可靠性大為降低。和可靠性大為降低。 n較系統(tǒng)地歸納、研究了夾雜物在高強度鋼高周和較系統(tǒng)地歸納、研究了夾雜物在高強度鋼高周和超高周疲勞斷裂過程中的影響規(guī)律：

25、超高周疲勞斷裂過程中的影響規(guī)律：l疲勞裂紋起裂疲勞裂紋起裂lGBF(ODA)區(qū)區(qū)疲勞壽命疲勞壽命疲勞強度疲勞強度疲勞壽命的可靠性疲勞壽命的可靠性n用斷裂力學的方法分析了缺陷用斷裂力學的方法分析了缺陷(夾雜物夾雜物)對疲勞斷對疲勞斷裂的影響規(guī)律：裂的影響規(guī)律：l疲勞壽命與夾雜物尺寸的關(guān)系疲勞壽命與夾雜物尺寸的關(guān)系lGBF區(qū)尺寸的計算區(qū)尺寸的計算lKGBF計算及其與計算及其與Kth的關(guān)系的關(guān)系夾雜物的影響夾雜物的影響總總 結(jié)結(jié)n夾雜物對高強度鋼超高周疲勞夾雜物對高強度鋼超高周疲勞S-N曲線現(xiàn)狀的影曲線現(xiàn)狀的影響規(guī)律：響規(guī)律：l夾雜物細化夾雜物細化疲勞疲勞S-N曲線形狀從連續(xù)下降型向臺階曲線形狀從連

26、續(xù)下降型向臺階型、極限型轉(zhuǎn)變型、極限型轉(zhuǎn)變l冶金工藝的改變對高強度鋼疲勞性能的影響：冶金工藝的改變對高強度鋼疲勞性能的影響：l電爐電爐-LF-VDl轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐-LF-RHn觀念的轉(zhuǎn)變：從傳統(tǒng)的著眼于控制潔凈度轉(zhuǎn)向控觀念的轉(zhuǎn)變：從傳統(tǒng)的著眼于控制潔凈度轉(zhuǎn)向控制夾雜物制夾雜物l氧含量與潔凈度的影響氧含量與潔凈度的影響l特別應(yīng)重視對粗大夾雜物特別應(yīng)重視對粗大夾雜物( (冶煉、澆鑄冶煉、澆鑄) )的控制的控制l應(yīng)注意研究經(jīng)濟潔凈度應(yīng)注意研究經(jīng)濟潔凈度( (與其應(yīng)用強度水平有關(guān)與其應(yīng)用強度水平有關(guān)) )夾雜物的影響夾雜物的影響總結(jié)總結(jié)1.夾雜物的影響夾雜物的影響疲勞裂紋啟裂疲勞裂紋啟裂71%6%23%夾雜

27、物內(nèi)部基體表面39%0%61%夾雜物內(nèi)部基體表面旋彎疲勞旋彎疲勞(107 cyc)拉壓疲勞拉壓疲勞(109 cyc)對于超高周疲勞對于超高周疲勞(107 cyc)，內(nèi)部缺陷特別是夾雜物，內(nèi)部缺陷特別是夾雜物引起的疲勞斷裂顯著增加引起的疲勞斷裂顯著增加對夾雜物更敏感對夾雜物更敏感商業(yè)彈簧鋼各商業(yè)彈簧鋼各100個斷口的統(tǒng)計結(jié)果個斷口的統(tǒng)計結(jié)果6507007508008509009501.E+041.E+051.E+061.E+071.E+08Number of cycles to failure,NfStress amplitude,MPa in=44.4m in=28.6m60Si2CrVA,

28、Rotating-bending5506006507007508008509001.E+041.E+051.E+061.E+071.E+081.E+091.E+10Number of cycles to failure,NfStress amplitude,MPa in=35.6m in=4.0m50CrV4 Steel, Ultra-sonic1.夾雜物的影響夾雜物的影響疲勞壽命疲勞壽命l 夾雜物細化夾雜物細化疲勞壽命顯著提高疲勞壽命顯著提高旋彎疲勞：旋彎疲勞：in=44.4m28.6m, 疲疲勞壽命提高勞壽命提高1個個數(shù)量級數(shù)量級拉壓疲勞：拉壓疲勞：in=35.6m4.0m, 疲疲勞壽命提高勞壽命提高3個個數(shù)量級數(shù)量級旋彎疲勞斷口裂紋源分析結(jié)果旋彎疲勞斷口裂紋源分析結(jié)果lKin與疲勞壽命與疲勞壽命Nf大體呈線性關(guān)系大體呈線性關(guān)系ininareaCKl在一定的應(yīng)力下，在一定的應(yīng)力下，鋼中夾雜物尺寸與鋼中夾雜物尺寸與Nf具有良好的相關(guān)性具有良好的相關(guān)性60Si2CrVA鋼，鋼，1900 MPa級級1.夾雜物的影響夾雜物的影響疲勞壽命疲勞壽命104105106107108109101012345678910D-60H-60A-60Kin，MPam1/2Number of cyc