渗碳淬硬层中疲劳裂纹的扩展与闭合行为

摘要

本文采用Ⅴ型缺口四点弯曲疲劳试样,系统研究了20CrNiMo 钢微氮渗碳后不同热处理规范的渗碳层疲劳裂纹扩展与闭合行为,研究表明:渗碳淬硬层中疲劳裂纹扩展速率具有峰谷变化,曲线呈倒"S"型。渗后热处理规范和疲劳力学条件均不改变上述趋势,疲劳裂纹沿渗层的扩展行为受到残余奥氏体转变、初始残余应力和渗层组织分布的共同影响。残余奥氏体相变诱发闭合显著降低高碳区的裂纹扩展速率。初始残余压应力在降低"塑性铰"对闭合的支撑阻碍作用和增大裂纹面残留位移两方面均促进裂纹闭合。渗层组织分布的作用则突出表现在对断裂机制的影响,渗层断裂机制的变化是裂纹扩展速率曲线凹谷形成的主要原因,在此区间急剧增加的初始残余压应力也发挥了积极作用。由于断裂机制,和闭合效应的共同影响,渗层 da/dN-ΔK■曲线在不同区域归于三条平行线,其所对应的断裂机制分别是:准解理、循环解理和循环解理+韧窝。