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金属学报  2009, Vol. 45 Issue (1): 73-78    
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GCr15钢旋转弯曲超长寿命疲劳性能分析
鲁连涛1;李伟2;张继旺1;盐泽和章3;张卫华1
1 西南交通大学牵引动力国家重点实验室; 成都 610031
2 北京交通大学机电工程学院; 北京 100044
3 富山大学工学部; 富山 930-8555; 日本
ANALYSIS OF ROTARY BENDING GIGACYCLE FATIGUE PROPERTIES OF BEARING STEEL GCr15
LU Liantao1; LI Wei 2; ZHANG Jiwang1; SHIOZAWA Kazuaki3; ZHANG Weihua1
1 State Key Laboratory of Traction Power; Southwest Jiaotong University; Chengdu 6l0031
2 School of Mechanical and Electronic Control Engineering; Beijing Jiaotong University; Beijing 100044
3 Department of Mechanical and Intellectual System Engineering; Toyama University; 3190 Gofuku; Toyama 930-8555;  Japan
引用本文:

鲁连涛 李伟 张继旺 盐泽和章 张卫华. GCr15钢旋转弯曲超长寿命疲劳性能分析[J]. 金属学报, 2009, 45(1): 73-78.
, , , , . ANALYSIS OF ROTARY BENDING GIGACYCLE FATIGUE PROPERTIES OF BEARING STEEL GCr15[J]. Acta Metall Sin, 2009, 45(1): 73-78.

全文: PDF(994 KB)  
摘要: 

轴承钢GCr15旋转弯曲超长寿命疲劳实验获得的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大且呈连续下降趋势, 不能用台阶下降的S-N曲线描述. 断口分析表明, 在高应力幅区疲劳破坏主要起始于试样表面的加工划痕或夹杂物; 随着应力幅的降低, 疲劳破坏主要起始于试样内部的夹杂物. 内部破坏均带有鱼眼特征, 大部分的内部夹杂物周围带有颗粒亮区(GBF区). 夹杂物尺寸的较大分散程度和小尺寸夹杂物的簇集是引起 GCr15钢疲劳寿命分散性较大的因素. 使用推定的GBF区成长率能够定量分析夹杂物尺寸对疲劳寿命分散程度的影响.

关键词 超长寿命疲劳轴承钢GCr15S--N曲线夹杂物疲劳裂纹成长率    
Abstract

Gigacycle fatigue properties of bearing steel GCr15, were investigated under cantilever-type rotary bending fatigue tests in an open environment at room temperature. S-N data obtained from fatigue test showed continuous gradual decline and large dispersion. These data could not be described by a step wise S-N curve. From the results of fractography, fatigue fracture mainly occurred at surface flaws or an inclusion in the region of high stress amplitude level, whereas it mainly occurred at a subsurface inclusion in the region of low stress amplitude level. Fish-eye marks were always observed around the subsurface inclusions on the fracture surface, and for most subsurface inclusions, a granular bright facet (GBF) area was observed in the vicinity around them. The experimental results were analyzed and showed that a larger scatter of inclusion size and clusters of smaller inclusion particles are key factors influencing the scatter of fatigue life. Influence of inclusion size on the dispersion of fatigue life can be quantitatively analyzed by using the estimated GBF growth rate from the S-N data.

Key wordsgigacycle fatigue    bearing steel GCr15    S-N curve    inclusion    fatigue crack growth rate
收稿日期: 2008-04-30     
ZTFLH: 

TG111

 
基金资助:

国家自然科学基金项目50521503、 国家重点基础研究发展计划项目2007CB714705和教育部高等学校科技创新工程重大项目705044资助

作者简介: 鲁连涛, 男, 1965年生, 研究员, 博士

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