关注疲劳再评表面纳米化

摘要

前文《追溯历史评表面形变纳米化》指出变形的细化结构早在20世纪七八十年代已有研究,21世纪初的纳米晶仅冠以新潮名称。文中从测定方法进一步说明一种结构两个名称的原因。位错胞以错角为参数,纳米晶只强调大小未涉及错角,两者的尺度属同一数量级。近年用滚压加大错角,虽实现纳米晶,却是将30年前的磨损表面当作强化。比较大小和错角对性能的影响,表面纳米化以H-P关系为准则,认为细化晶粒可以提高强度。这个关系是统计工厂中日用材料所得,属经验规律,并无理论依据。近年试验表明形变层位错胞大小对力学性能影响不大,错角却起关键作用。H-P关系不能用于形变层结构,表面纳米化的理论依据不成立。喷丸的主要贡献是提高疲劳强度,公认残余压应力起主导作用。表面纳米化认为结构细化,屈服强度提高,相应延缓疲劳裂纹萌生,提高了疲劳强度。却没有试验证实此机理的正确性。实际上,获得纳米化的强喷丸表面伴随有裂纹,不存在裂纹萌生阶段。文中展示了喷丸强度和出现微裂纹几率的关系。明确强变形表面属裂纹体,应该用断裂力学而非经典力学的连续体处理。介绍表面形变各影响因素对疲劳裂纹扩展作用的试验,结果表明残余压应力仍是提高疲劳性能的主导因素。追求纳米化的加工硬化,牺牲塑性换取强度,导致裂纹扩展加速,对疲劳有害无益。