2-973-II--專題培训班-超高周疲劳-20090611.ppt

1.夹杂物的影响－疲劳强度;Steel;△Kinc、△KGBF与疲劳寿命Nf的关系 ;2.断裂力学分析—疲劳寿命理论估算;在一定条件下，ΔKGBF基本为一定值且ΔKGBF=ΔKth; Fish-eye;3.夹杂物的影响－S-N曲线形状;VIM+VAR [O]=9 ppm [N]=70 ppm Rm=1995 MPa σ-1=845 MPa σ-1/Rm=0.42 低应力、长寿命由夹杂物起裂(7个样);拉压疲劳：Φin=35.6μm→4.0μm 疲劳寿命提高3个数量级 疲劳寿命可靠性显著提高 疲劳强度提高93MPa;Steel;RH工艺与VD工艺相比，起裂于夹杂物的试样数大幅度减少，疲劳寿命可靠性明显提高； 少量粗大的夹杂物仍有待避免;冶炼工艺的改进对高周疲劳性能具有显著影响;工 艺;工 艺;5. 观念的转变－控制钢中的粗大夹杂物;5. 观念的转变－控制钢中的粗大夹杂物;上述矛盾结果的解释 高强钢高周和超高周疲劳多启裂于钢中粗大夹杂物，传统用氧含量表征洁净度的方法有待深入探索。 测氧方法的影响 钢中大尺寸夹杂物所占数量少，并且定氧用钢样尺寸很小(Φ5 mm)，因而样品中存在大尺寸夹杂物的机率很小。 即使存在一个大夹杂，由于读数异常高，数据很可能被认为无效。 通常测定的氧含量的实际上往往仅代表小尺寸氧化物夹杂中的氧含量，而基本上不包含大尺寸氧化物夹杂中的氧含量。 检测体积的差异 疲劳实验结果是较大体积试样中大尺寸夹杂物的影响 往往20~50个样品(金相法2个样品，面检测);20- 80 μm;理想非金属夹杂物;如何细化、减少钢中的夹杂物？ 减少钢中的氧含量 氧含量与夹杂物尺寸的关系？ 夹杂物变性处理 如何减轻夹杂物的危害？;[O]含量与氧化物系夹杂物指数的关系;硬度超过400HV，不再满足上述关系，疲劳强度降低，数据分散性增大 低氧钢疲劳强度明显提高(氧化物夹杂控制);日本在80年代提出了超纯净弹簧钢的概念 在控制夹杂物总量的同时，还控制其形态，使之成为低熔点易变形的夹杂物，在初轧、成品轧制时能够不断延伸，成为不使疲劳性能受损的形态。 不过分追求降低[O]含量 作用：减小夹杂物的尺寸；同时使夹杂物的力学特性与基体接近，缓和夹杂物与基体界面处的应力集中;Steel;拉压疲劳：Φin=35.6μm→4.0μm 疲劳寿命提高3个数量级 疲劳寿命可靠性显著???高 疲劳强度提高93MPa;基体组织起裂;如何评估洁净钢中的夹杂物尺寸？;讲座提纲;氢在高强度钢高周和超高周疲劳断裂过程中的作用： GBF(ODA)区形成机制 高强度钢的腐蚀疲劳破坏行为： 腐蚀疲劳为一般高周疲劳下的问题;夹杂物对氢的捕集;=inclusion size + the size of the dark area ;Murakami (氢脆模型): 在应变应力作用下夹杂物捕获的氢引起的氢脆破坏；当裂纹扩展第一阶段完成后，氢的作用消失，断口上出现通常的平滑疲劳裂纹。 Furuya: 加载频率对ODA的大小没有影响，形成可能与氢有关，但破坏机制与氢脆不同。 鲁连涛/Shiozawa (微细碳化物离散剥离模型)：采用低－高两段应力切换的疲劳实验，发现在超长寿命区，约在疲劳寿命的5-10%时疲劳裂纹首先在内部夹杂物处萌生，由于夹杂物周围的球形碳化物开始从基体剥离，在夹杂物周围形成许多不连续的微小裂纹，然后，相邻的微小裂纹相互连接，直到疲劳寿命的90％以上，裂纹开始连续扩展。;60Si2MnA;Steel