洁净度对高强度钢高周和超高周疲劳破坏行为的影响

摘要

利用旋转弯曲疲劳和超声波实验,研究了四种商业生产的42CrMo钢和60Si2CrVA弹簧钢的高周和超高周疲劳破坏行为.结果表明,虽然两种42CrMo实验料的氧含量差异很大,但二者的疲劳性能并没有明显的差异；而氧含量相同的两组60Si2CrVA弹簧钢的疲劳性能却存在显著的差异.进一步的疲劳断口分析表明,实验料高周和超高周疲劳性能的这种差异主要与钢中的夹杂物尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小,实验料的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高。此外,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106cyc)下,在夹杂物周围往往存在粗糙的粒状区域(GBF)。随着60Si2CrVA钢超声波疲劳断口裂纹源夹杂物处应力场强度因子△Kinc的减小,疲劳寿命Nf增加；而GBF处的△KGBF并不随Nf变化而变化,基本为一常数(平均值为4.0 MPa·ml/2)。