渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢超高周疲劳寿命预测

作     者：李明凯 赵雄翔 康贺铭 李永平 于欢 邓海龙 LI Mingkai;ZHAO Xiongxiang;KANG Heming;LI Yongping;YU Huan;DENG Hailong

作者机构：内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古自治区先进制造技术重点实验室呼和浩特010051 内蒙古自治区能源技术中心呼和浩特010051 

出 版 物：《材料科学与工艺》 (Materials Science and Technology)

年 卷 期：2022年第30卷第1期

页      面：69-75页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2018BS05005,2021LHMS05009) 内蒙古高等教育研究项目(NJZY21306) 

主　　题：渗碳Cr-Ni合金钢 疲劳失效机理 S-N曲线 累积损伤 疲劳寿命 

摘      要：为了给渗碳合金钢提供一种有效可行的超高周疲劳寿命预测方法,在应力比为0和0.3两种情况下,对渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢展开疲劳试验研究。通过对试样断口的微观组织观测,发现渗碳层与基体材料中均有非金属夹杂的存在;通过对裂纹萌生位置和疲劳断口形貌的观察,将疲劳失效分为带有细晶粒区(Fine Granular Area, FGA)的内部疲劳失效和带有表面光滑区(Surface Smooth Area, SSA)的表面疲劳失效,并构建了渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢在应力比为0和0.3时的S-N曲线,同时对合金钢在超高周工况下的内部疲劳破坏机制进行了说明。基于累积损伤法,考虑应力比、FGA应力强度因子、FGA尺寸及夹杂尺寸等重要参数,建立了两种可适应不同应力比的渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢疲劳寿命预测模型。经对比分析,两种预测模型均具有较高的预测精度,可作为渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢超高周疲劳寿命预测的有效方法。