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超高强钢夹杂物疲劳断裂行为
  浏览 次  发布时间:2019-11-28 18:21

  超高强度钢的机械性能特别是低周疲劳LCF(low-cycle fatigue)明显受到非金属夹杂物的影响,而非金属夹杂物的对LCF的贡献还受到夹杂的类型和加载应力位相的影响。夹杂可以是冶炼过程中产生的外生夹杂,也可能是合金钢固有的析出内生夹杂。

  钢中的非金属夹杂影响经过多年的研究,虽然有些观点相互矛盾,总体上看,对疲劳的影响包括:夹杂尺寸大小,夹杂形状,夹杂附着到肌体的形式,夹杂和肌体的弹性系数等。

  夹杂尺寸,夹杂形态和试样表面状态影响着材料的疲劳性能。有Brooksbank和Andrews研究了轴承钢的疲劳寿命,指出夹杂低的膨胀系数恶化了钢的疲劳性能,而孔洞形成并不恶化疲劳性能,或者反而有利。很多的研究工作围绕着轴承钢,重点在冶炼过程和轧制后钢材的洁净度上。

  本文亮点是使用两种超高强度模具钢(Marage 250和GE1014钢种)不同形态和位相的非金属夹杂物对低周疲劳的影响。

  除了传统的应变控制低周疲劳试样,使用了原位扫描电镜观察,同时进行拉力试验和疲劳试验,这些试验集中观察夹杂物内和周围的疲劳裂纹的萌生和扩展。

  通过许多合金材料的试验观察,尽管裂纹在肌体和夹杂之间的生长率并不很大,疲劳寿命变化非常大。大多数疲劳裂纹生长率(FCGR)试验使用预先在试样材料上人为制造裂纹,疲劳寿命的差距是材料疲劳发生在环绕在肌体的非金属夹杂物开裂,和人工在表面上刻上的裂纹是不同的。原位观察低周疲劳试样使用圆形试样,表面经过细致的抛光处理,能够看到组织,在扫描电镜下面及时观察肌体上的非金属夹杂物。

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