金属学报  2007, Vol. 43 Issue (10): 1031-1036

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中碳高强度弹簧钢NHS1超高周疲劳破坏行为

聂义宏;惠卫军;傅万堂;翁宇庆;董瀚

燕山大学材料科学与工程学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室; 秦皇岛 066004

聂义宏; 惠卫军; 傅万堂; 翁宇庆; 董瀚 . 中碳高强度弹簧钢NHS1超高周疲劳破坏行为[J]. 金属学报, 2007, 43(10): 1031-1036 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(546 KB)   摘要: 研究了中碳高强度弹簧钢NHS1的超高周(109循环周次)疲劳破坏行为，并利用FESEM对疲劳断口进行了观察。实验结果表明，NHS1钢的S-N曲线呈台阶型，在109循环周次内疲劳极限消失。疲劳断口分析表明，在高应力幅区，实验钢的疲劳破坏主要起源于表面基体，而在低应力幅长寿命区，疲劳破坏主要起裂于试样内部的夹杂物，形成“鱼眼”型断裂；在夹杂物周围存在一个粗造的粒状亮区(GBF)。GBF区边界的应力场强度因子值为3.6 MPa•m1/2，该值与疲劳裂纹扩展的门槛值相等。“鱼眼”边界的应力场强度因子同样与疲劳寿命无关，是一个常数，约10.6 MPa•m1/2。 关键词 ： 中碳高强度弹簧钢,  超高周疲劳,  鱼眼型断裂     Abstract：Ultra high cycle fatigue behavior of a new kind of medium-carbon high strength spring steel (NHS1) was investigated and its fractographs were observed by means of field emission scanning electron microscope (FESEM). It was found that the S-N curve of NHS1 steel is a step-wise curve, and the fatigue limit eliminated in 109 cyc regime. Analysis of fractographs shows that surface fracture occurred in the region of short fatigue life at high stress amplitude level and interior inclusion-induced fracture in the region of long fatigue life at low stress amplitude level. Fish-eye marks were always observed around the interior inclusions on the fracture surfaces and a granular bright facet (GBF) was observed in the vicinity around the inclusion. The stress intensity factor range at GBF boundary △KGBF is 3.6 MPa•m1/2, which is just equal to the threshold stress intensity range △Kth. The stress intensity factor range at fish-eye boundary△KFE is also a constant and is 10 MPa•m1/2. Key words： medium-carbon high strength spring steel    ultra high cycle fatigue    fish-eye fracture    fatigue crack gr 收稿日期: 2007-03-30      ZTFLH:  TG142.1   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 聂义宏 惠卫军 傅万堂 翁宇庆 董瀚 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y2007/V43/I10/1031 [1]Zhang J M,Yang Z G,Li S X,Li G Y,Hui W J,Weng Y Q.Acta Metall Sin,2006;42:259 (张继明，杨振国，李守新，李广义，惠卫军，翁宇庆．金属学报，2006；42：259) [2]Abe T,Furuya Y,Matsuoka S.Fatigue Fract Eng Mater Struct,2004;27:159 [3]Furuya Y,Abe T,Matsuoka S.Fatigue Fract Eng Mater Struct,2003;26:641 [4]Wang Q Y,Berard d Y,Dubarre A,Baudry G,Rathery S,Bathias C.Fatigue Fract Eng Mater Struct,1999;22: 667 [5]Wang Q Y,Berard J Y,Rathery S,Bathias C.Fatigue Fract Eng Mater Struct,1999;22:673 [6]Nie Y H,Hui W J,Dong H,Shi J,Fu W T.Iron Steel, 2004;39(5):51 (聂义宏，惠卫军，董瀚，时捷，傅万堂．钢铁，2004；39(5)：51) [7]Fu S H,Hui W J,Liu Z H,Dong H,Weng Y Q.J Iron Steel Res,2006;18(10):30 (付书红，惠卫军，刘中华，董瀚，翁宇庆．钢铁研究学报，2006；18(10)：30) [8]Murakami Y,Nomoto T,Ueda T.Fatigue Fract Eng Mater Struct,1999;22:581 [9]Shiozawa K,Morii Y,Nishino S,Lu L T.J Soc Mater Sci Jpn,2003;52:1311 (盐泽和章，森井佑一，西野精一，鲁连涛．材料，2003；52：1311) [10]Sakai T,Sato Y,Oguma N.Fatigue Fract Eng Mater Struct,2002;25:765 [11]Tanaka K,Akiniwa Y.Fatigue Fract Eng Mater Struct, 2002;25:775 [12]Ochi Y,Matsumura T,Masaki K,Yoshida S.Fatigue Fract Eng Mater Struct,2002;25:823 [13]Murakami Y,Kodama S,Konuma S.Int J Fatigue,1989; 11:291 [14]Lu L T,Shiozawa K,Morii Y.Trans Jpn Soc Mech Eng, 2003;69A:662 (鲁连涛，盐泽和章，森井佑一．日本机械学会论文集，2003；69A：662) [15]Wang Q Y,Bathias C,Kawagoshi N,Chen Q.Int J Fa- tigue,2002;24:1269 [16]Wang X S,Liang F,Zeng Y P,Xie X S.Acta Metall Sin, 2005;41:1272 (王习术，凉锋，曾燕屏，谢锡善．金属学报，2005；41：1272) [17]Tanaka K,Nakai Y,Yamashita M.Int J Fract,1981;17: 519 [18]Hong Y S,Fang B.Adv Mech,1993;23:468 (洪友士，方飚．力学进展，1993；23：468) [19]Lu L T,Shiozawa K,Morii Y,Nishino S.Acta Metall Sin, 2005;41:1066 (鲁连涛，盐泽和章，森井佑一，西野精一．金属学报，2005；41：1066) [1] 刘汉青, 何超, 黄志勇, 王清远. TC17合金超高周疲劳裂纹萌生机理[J]. 金属学报, 2017, 53(9): 1047-1054. [2] 刘小龙,孙成奇,周砚田,洪友士. 微结构和应力比对Ti-6Al-4V高周和超高周疲劳行为的影响*[J]. 金属学报, 2016, 52(8): 923-930. [3] 朱莉娜,邓彩艳,王东坡,胡绳荪. 表面粗糙度对Ti-6Al-4V合金超高周疲劳性能的影响*[J]. 金属学报, 2016, 52(5): 583-591. [4] 张永健 惠卫军 项金钟 董瀚 翁宇庆. 晶粒尺寸对42CrMoVNb钢超高周疲劳性能的影响[J]. 金属学报, 2009, 45(7): 880-886. [5] 洪友士 赵爱国 钱桂安. 合金材料超高周疲劳行为的基本特征和影响因素[J]. 金属学报, 2009, 45(7): 769-780. [6] 钱桂安 洪友士. 环境介质对40Cr结构钢高周和超高周疲劳行为的影响[J]. 金属学报, 2009, 45(11): 1356-1363. [7] 李永德; 杨振国; 李守新; 柳洋波; 陈树铭 . GCr15轴承钢超高周疲劳性能与夹杂物相关性[J]. 金属学报, 2008, 44(8): 968-972 . [8] 李永德; 李守新; 杨振国; 柳洋波; 翁宇庆; 惠卫军; 戎利建 . 氢对高强弹簧钢50CrV4超高周疲劳性能的影响[J]. 金属学报, 2008, 44(1): 64-68 . [9] 左景辉; 王中光; 韩恩厚 . Ti-6Al-4V合金的超高周疲劳行为[J]. 金属学报, 2007, 43(7): 705-709 . [10] 姚卫星; 郭盛杰 . LC4CS铝合金的超高周疲劳寿命分布[J]. 金属学报, 2007, 43(4): 399-403 . [11] 张继明; 杨振国; 李守新; 李广义; 惠卫军; 翁宇庆 . 汽车用高强度弹簧钢54SiCrV6和54SiCr6的超高周疲劳行为[J]. 金属学报, 2006, 42(3): 259-264 . Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed