渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢超高周疲劳寿命预测

摘要

为了给渗碳合金钢提供一种有效可行的超高周疲劳寿命预测方法,在应力比为0和0.3两种情况下,对渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢展开疲劳试验研究。通过对试样断口的微观组织观测,发现渗碳层与基体材料中均有非金属夹杂的存在;通过对裂纹萌生位置和疲劳断口形貌的观察,将疲劳失效分为带有细晶粒区(Fine Granular Area, FGA)的内部疲劳失效和带有表面光滑区(Surface Smooth Area, SSA)的表面疲劳失效,并构建了渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢在应力比为0和0.3时的S-N曲线,同时对合金钢在超高周工况下的内部疲劳破坏机制进行了说明。基于累积损伤法,考虑应力比、FGA应力强度因子、FGA尺寸及夹杂尺寸等重要参数,建立了两种可适应不同应力比的渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢疲劳寿命预测模型。经对比分析,两种预测模型均具有较高的预测精度,可作为渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢超高周疲劳寿命预测的有效方法。