缺口对渗氮CrNiW钢超高周疲劳特性的影响

摘要

为了研究缺口敏感性对渗氮CrNiW钢疲劳特性的影响,设计了一种光滑试样和两种缺口试样(应力集中系数Kt = 1.20、1.55),开展了渗氮CrNiW钢的超高周疲劳试验,使用SEM观测疲劳断口的微观结构,分析了疲劳缺口系数Kf、疲劳敏感系数q和循环周次Nf之间的关系.结果表明,渗氮对钢材疲劳性能的提升不大,光滑试样和Kt = 1.20的缺口试样存在表面和内部两种起裂模式,诱发内部起裂的缺陷均位于内部非渗氮区,KKt = 1.55时发现一种新的渗氮层内不均匀基体组织诱发的失效模式.光滑试样未出现双重S-N特性,Kt = 1.20时S-N曲线出现表面与内部起裂双重S-N特性,K,= 1.55时出现短寿命区和超高周寿命区表面起裂双重S-N特性.随着Kt的增大,多个内部缺陷同时萌生裂纹的现象被单裂纹源诱发失效的现象取代,并且诱发失效的内部缺陷位置呈现向试样表面靠近的趋势,鱼眼形状呈近似横向扁形→圆形→纵向椭圆形变化.缺口应力集中对表面起裂疲劳寿命影响较大,对内部起裂疲劳寿命影响很小.