几种钎钢材料的冲击疲劳性能

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1、几种钎钢材料的冲击疲劳性能程巨强刘志学王元辉(西安工业大学材料与化工学院，陕西西安710032)摘要：通过冲击疲劳试验，研究了几种材料不同热处理的冲击疲劳性能。结果表明．加Cr正火高温回火热处理的冲击疲劳寿命高于淬火低温回火和正火低温回火的冲击疲劳寿命。30CrNi4Mo钢正火低温的回欠冲击疲劳裂纹形成寿命高于淬火低温回大和淬火高温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命。淬火高温回火的冲击疲劳总寿命高于正大厦淬火低温回火热处理的冲击疲劳寿命。新型贝氏体钢正火低温回火热处理的冲击疲劳寿命高于淬火低温回火热处理的冲击疲劳寿命。分析了多冲疲劳裂纹扩展的行为及不同热处理工艺下冲击

2、疲劳寿命提高的原因。主题词：40cr；30CrNi4Mo；新型贝氏体钢；多冲疲劳实际应用中，许多零件或构件承受多次冲击载荷的作用而失效，如凿岩设备中的钎杆、钎头，锻造设备中的锤杆和锻模等的失效和多冲疲劳有密切的关系．对于承受冲击载荷的材料，多次冲击疲劳性能是表征其性能的主要指标之一。长期以来，人们对多冲疲劳试验的评价和研究存在着较大的分歧CI]。认为在冲击能量较低时多冲疲劳可以用疲劳试验替代，在冲击能量较高时可以用一次冲击试验替代，但是，由于多冲疲劳破坏机理和一次冲击破坏机理及疲劳破坏机理不同，用一次冲击或疲劳试验结果表征材料的多冲疲劳性能存在一定的局限性。本

3、文研究了40Cr、30CrNi4Mo和新型贝氏体钢的多次冲击疲劳性能。为几种材料钢的应用提供试验依据。1试验材料及其试验过程试验材料为商用的40Cr钢，直径由40mm，30CrNi4Mo钢，直径为30ram棒料。贝氏体钢用500kg电炉炼钢、模铸、退火、锻造成直径为①48wan的棒料。多次冲击疲劳试验在DSWO一150冲击试样机上进行。冲击能量为12．5kg·mm，加载频率为450周／rain。试验时缺口两侧预先抛光。试验过程用分辨率为0．001mm的工具显微镜每隔一定冲击次数时的裂纹长度a，并以试样两侧裂纹平均长度a=0．02+0．001mm时的冲击次数值作

4、为冲击疲劳裂纹形成寿命NO．02．被冲断时的N值定为冲击疲劳总寿命Nf。冲击疲劳裂纹扩展寿命为Np=Nf-N0．02。用NEOPHOT3型光学显微镜(OM)观察疲劳裂纹扩展形貌．作者简介：程巨强，男，(1963．3一)，陕西岐山人，博士。教授。主要从事高强度钢铁材料及耐磨材料的研究、开发与应用工作。Entail：chengjuqiang@163．COITI腐蚀液为4％的硝酸酒精溶液。用Amaray-1000B型扫描电子显微镜观察冲击疲劳断I=t形貌。2试验结果及其分析2．1不同热处理状态多冲疲劳试验结果表l是试验材料不同热处理状态多冲疲劳试验结果。可以看出。4

5、00r空冷、低温回火的NO．02和油淬的相等而高于正火高温回火的裂纹形成寿命。正火低温回火的Nf及NP均高于正火高温回火和淬火低温回火的数值。数据表明，淬火低温回火40Cr具有很高的强度(8b1938MPa，855．9％，ll，24．3％，AKU22．3J，HRC51．7)，但塑性和冲击韧度值较低，冲击疲劳裂纹一旦形成，极短的时间内产生断裂。冲击裂纹扩展寿命很短，40Cr正火低温回火和正火高温回火相比。强度较高，不易产生裂纹，因此形成裂纹的冲击疲劳寿命较高。同时材料的组织具有较高的塑性。裂纹在扩展过程组织容易发生塑性变形，延缓疲劳裂纹的扩展，因此疲劳总寿命提高

6、。裹1几种材料不同热处理状态多冲疲劳试验结果材料及其热处理裂纹起始寿命N吣裂纹扩展寿命Np总寿命Nf8600C正火2000C回火25004705720530CrNi4Mo860℃油冷200℃回火1800529070908500C油冷570c12回火160066558255850。C正火520。C回火10004400540040Cr8500C正火200℃回火120038475小)7850℃油冷2000C回火12()03941594900℃水冷300℃回火140047206120新型贝氏体钢900℃正火300℃回火190055867486900℃油冷300℃回火3

7、0003265626530CrNi4Mo钢空冷、低温回火的N眦高于油冷低温回火和油冷高温回火处理的N呲，油冷高温回火的Nf及N，均高于正火低温回火和油冷低温回火的值。分析正火低温回火裂纹形成寿命较高的原因。是由于正火处理后组织中有较多的残余奥氏体。低温回火可以提高奥氏体的机械稳定性和热稳定性[2】，在冲击疲劳过程中，稳定的残余奥氏体存在可以发生塑性变形消耗能量。会使裂纹尖端钝化，增加裂纹扩展阻力[3．4】。在较大的载荷作用下奥氏体会诱发马氏体转变．产生相变诱发塑性效应，提高材料的形变抗力，阻碍嘲嘲黼鞠沙174裂纹的产生，因此对于试验材料，空冷低温回火处理和淬火

8、低温回火可以提高钢的裂纹形成寿命。油冷