金属疲劳极限与静强度的相关性

研究了 2 0Cr、40Cr、30CrMo、GC4、30 0M等钢在应力比r =-1或r =0 .0 5条件下 ,金属内部疲劳极限与静强度的关系 ,建立了便于工程应用的实用性规律。根据金属疲劳裂纹萌生的微细观过程理论 ,以及金属表面和内部疲劳极限的概念 ,对上述相关性进行了理论分析。

表面完整性对30CrMnSiNi2A钢疲劳极限的影响

采用喷丸强化和振动冲击强化两种表面形变强化方法改变 30CrMnSiNi2A钢的表面完整性 ,用升降法测定了 10 7循环周次下光滑试样的疲劳极限。试验结果表明 ,振动强化使疲劳极限提高 11% ,喷丸强化使疲劳极限提高 16 %。

GH909合金喷丸强化残余应力场的研究

研究了 GH90 9合金不同喷丸强化工艺下的残余应力场和残余应力在 5 5 0℃的松弛情况 ,总结了喷丸强化所获得的残余应力场特性。结果表明 ,GH90 9合金经适当喷丸强化后获得的有益残余压应力场可改善其疲劳性能。

喷丸强化对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响

研究了表面喷丸强化后表面残余应力、表面粗糙度和表面层残余压应力场对 0 Cr13Ni8Mo2 Al钢疲劳性能的影响。结果表明 :0 Cr13Ni8Mo2 Al钢经喷丸强化后 ,在表面层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被“驱赶”到表面强化层下 。

表面加工对30CrMnSiNi2A钢疲劳性能的影响

对 30CrMnSiNi2A钢采用粗磨削、精磨削、振动光饰、振动强化和喷丸强化等不同的表面加工方式获得了不同的表面状态 ,研究了不同表面加工条件下的表面粗糙度、表面残余应力对其疲劳性能的影响。结果表明 ,30CrMnSiNi2A钢的疲劳性能对表面状态敏感 ,其中喷丸强化可使疲劳寿命在相同的应力 (90 0MPa)条件下由粗磨削的 3 16× 10 3循环周次提高到 3 31× 10

表面完整性对马氏体不锈钢疲劳性能的影响

研究了马氏体不锈钢表面喷丸强化后表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力和表面层残余压应力场等表面完整性的变化及其对疲劳性能的影响。结果表明 :马氏体不锈钢对表面粗糙度比较敏感 ,经喷丸强化后产生的残余压应力有利于提高疲劳寿命 。

低膨胀高温合金GH909再结晶研究

采用X射线衍射和金相显微组织分析技术 ,研究了低膨胀高温合金GH90 9再结晶的开始与终了温度。结果表明 :GH90 9合金再结晶的开始与终了温度分别为 91 5℃和 980℃ ,995℃后再结晶晶粒开始长大 。

喷丸强化对DZ4定向凝固高温合金高温旋转弯曲疲劳性能的影响

对DZ4定向凝固高温合金进行喷丸强化。利用表面轮廓仪、硬度计和扫描电镜等设备研究了表面粗糙度、显微硬度、组织结构等表面完整性的变化。在820℃高温下进行了光滑和缺口试样的旋转弯曲疲劳试验。结果表明,由于喷丸强化效应和弱化效应基本相当,喷丸强化工艺对提高DZ4定向凝固各向异性材料光滑试样高温疲劳性能效果不显著;但对于具有应力集中的缺口试样,由于喷丸弱化作用引起的应力集中效应被缺口应力集中所掩盖,喷丸强化效果比较显著。

稀土相与表面处理对Ti-60钛合金疲劳源的影响

对Ti60高温钛合金的疲劳断口进行了扫描电镜(SEM)、二次电子像(SEI)背散射电子像(BEI)分析,根据疲劳裂纹源所在位置的不同研究了Ti60高温钛合金的疲劳裂纹源位置。结果表明,疲劳裂纹源在表面未强化试样表面稀土相处萌生,而对表面强化试样而言,疲劳裂纹源在表面强化层下稀土相处或滑放区萌生。用疲劳裂纹萌生的微细观过程理论对疲劳裂纹萌生的条件及疲劳强度的影响进行了分析。

喷丸对Ti-10V-2Fe-3Al钛合金拉拉疲劳性能的影响

研究了高强度钛合金Ti 10V 2Fe 3Al表面喷丸强化所产生的表面形貌、表面粗糙度、表面残余应力和表面层残余压应力场变化及喷丸对其拉拉疲劳性能的影响。结果表明:喷丸强化可使Ti 10V 2Fe 3A钛合金的表面粗糙度减小和表面层产生一定深度的残余压应力场,喷丸强化引起的表面完整性的改善显著提高了疲劳性能。疲劳试验结果证实了喷丸强化不仅可以显著延长高强度钛合金Ti 10V 2Fe 3Al的拉拉高周疲劳寿命,而且可使1×107周次下的疲劳极限提高约30%,且表面喷丸强化后疲劳裂纹源由多个变为一个。

TC18超高强度钛合金喷丸残余压应力场的研究

采用 X 射线衍射及相应交相关定峰法,通过电解抛光逐层测定了 TC18 超高强度钛合金喷丸的残余压应力,并分析了残余压应力场的特征及规律,同时研究了在交变应力和温度下残余压应力的松弛,结果表明,残余压应力场中的最大值为材料的本征参数,它与喷丸强化工艺无关,这对超高强度钛合金喷丸工艺的制定和应用具有重要意义。

喷丸对TC18钛合金拉-拉疲劳性能的影响

分析了TC18钛合金表面喷丸强化所产生的表面形貌、表面粗糙度、表面残余应力和表面层残余压应力场变化及喷丸对拉-拉疲劳性能的影响,并用疲劳裂纹萌生的微细观过程理论合理解释了拉-拉疲劳极限的提高。结果表明:喷丸强化不仅能够明显延长TC18钛合金的高周疲劳寿命,且能使1×107周次下的疲劳极限提高27%。

表面形变处理对32Cr3MoVA钢渗氮层组织和性能的影响

测定了 32Cr3MoVA钢渗氮层的硬度分布、渗层深度和表面的相组成 ,对比了表面层形变后渗氮和表面未形变直接渗氮试样的组织和力学性能。结果表明 ,表面层形变后再渗氮可使渗氮层深度从0 .34mm增加到 0 .6 1mm ,表面层的显微硬度从 730HV增加到 84 0HV ;X射线衍射分析表明 ,表面层形变后渗氮层表面的组织主要为体积分数 72 .6 %的Fe3N和 2 7.4 %的Fe4 N ,而表面未形变直接渗氮试样的表面组织为体积分数为 17.4 %的Fe3N和 82 .6 %的Fe2 4 N1 0 。

化学热处理对40Cr钢表象疲劳极限影响的定量化研究

选用40Cr结构钢制备光滑试样和缺口试样(Kt=2.4),经调质并采用氮化进行表面强化。在旋转弯曲疲劳试验机和扭转疲劳试验机上测定氮化和未氮化试样在应力比R=-1条件下5×106循环周次的表象疲劳极限。试验结果表明,氮化后疲劳缺口敏感系数q趋近0,本文用疲劳裂纹萌生的微细观过程理论对此作了合理清晰解释。氮化使光滑试样的表象疲劳极限提高36%,使缺口试样的表象疲劳极限提高96%,并将疲劳裂纹源从表面"挤到"次表面层。在试验研究和理论分析的基础上,从疲劳性能方面提出了表面强化工艺的优化判定准则:若表面强化后疲劳裂纹源位于表面强化层下基体,或者其表象疲劳极限达到按"表面/内部疲劳极限概念"预测的数值,则此表面强化工艺已达到优化。

孔挤压强化对23Co14Ni12Cr3MoE钢疲劳性能的影响

采用孔挤压强化工艺使23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢表面层产生残余压应力,用X射线应力分析仪测定了孔挤压强化残余应力场,对比了带孔试样机械加工与挤压强化状态下的疲劳S-N曲线,用SEM观察分析了疲劳断口特征。结果表明,23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢经孔挤压强化后,1×106循环周次下的条件疲劳极限提高了26%;孔挤压试样的裂纹特征为1/2椭圆状的表面裂纹,而机械加工试样的裂纹特征是1/4椭圆状的角裂纹。

超高强度钢喷丸表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对超高强度钢23Co14Ni12Cr3MoE进行了喷丸强化,采用X射线衍射应力分析方法研究了旋转弯曲疲劳过程中喷丸表面残余应力的松弛变化规律。结果表明,在疲劳循环过程中,残余应力的松弛主要发生在疲劳的初始循环100周次内,疲劳循环100周次后残余应力基本稳定在某一个应力水平上,而且其中的大幅度松弛发生在疲劳的初始循环10周次内。对比不同应力水平下的松弛行为,在疲劳极限以上的应力水平下,残余应力松弛的幅度和速率都较大。对喷丸后的试样在疲劳试验前先进行200℃/2h的保温提前应力松弛处理,然后再进行疲劳试验,200℃/2h的保温处理可降低残余应力松弛的幅度和速率甚至在低于疲劳极限的应力水平时只发生小的松弛或不发生松弛。但由于喷丸强化试样疲劳裂纹往往从次表层萌生,表面残余应力的松弛只能作为评价材料疲劳性能的一个参考数值,在工程应用时不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。

喷丸强化对23Co14Ni12Cr3MoE钢疲劳性能的影响

采用喷丸强化工艺在23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢表面层引入了残余压应力,测定了喷丸工艺下的表面粗糙度、残余应力与疲劳寿命,对比了缺口试样(应力集中系数Kt=2)磨削加工与喷丸状态下的疲劳S-N曲线。结果表明,23Co14Ni12Cr3MoE高强度钢对喷丸强度的要求不同于一般的高强度钢,喷丸强度高时将产生过喷效应,导致疲劳寿命的降低,在优化的喷丸工艺条件下,缺口试样(Kt=2)在1×107循环周次下的条件疲劳极限提高了22%。

高强度钢喷丸强化残余压应力场特征

对高强度钢不同喷丸强化规范下引入的残余压应力场进行了深入研究 ,归纳了喷丸强化残余压应力场的特征 ,总结了工程上实用的喷丸残余压应力场规律并澄清了一些错误认识。

喷丸强化对渗氮40Cr和30CrMo钢疲劳性能的影响

对40Cr和30CrMo钢进行渗氮、喷丸等单一强化和渗氮后喷丸的复合强化处理,测定了钢件表层的残余应力与显微硬度,采用升降法确定了1×107循环周次下的疲劳强度。结果表明,渗氮、喷丸和渗氮+喷丸表面强化均可提高40Cr和30CrMo钢疲劳强度,但渗氮后喷丸复合强化的效果最佳。对疲劳试样的断口分析表明,调质未表面强化试样的疲劳裂纹源于表面,而强化试样的疲劳裂纹源于强化层下的次表层。

304奥氏体不锈钢喷丸引起的组织转变和两相残余应力测定

采用X射线衍射技术研究了304奥氏体不锈钢喷丸过程所引起的组织结构变化以及两相组织中每相的残余应力。试验结果表明,喷丸强化可使亚稳态304奥氏体材料表面发生γ→α转变,在相同的喷丸强度下转变量与喷丸弹丸种类规格关系很大,而且与喷丸时间有关;表面两相组织γ和α相各自的残余应力可采用X射线衍射应力仪进行测定,两相的残余应力数值相差很大。