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16MnR钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展规律

熊缨陈冰冰郑三龙高增梁

金属学报

采用压力容器用16MnR热轧钢不同缺口尺寸、不同厚度的紧凑拉伸 (CT)试样, 进行了不同温度、不同应力比条件的一系列疲劳裂纹扩展实验, 得到了相应实验条件下的疲劳裂纹扩展速率. 讨论了高温环境、缺口半径、应力比及试样厚度对疲劳裂纹扩展行为的影响规律. 结果表明: 16MnR钢在环境温度为150和300 ℃时的疲劳裂纹扩展速率比25和425 ℃时低, 300℃时疲劳裂纹扩展速率最低, 300℃以上时随温度的升高裂纹扩展速率增大; 缺口半径的大小对初期疲劳裂纹扩展有较大的影响; 应力比对16MnR钢的疲劳裂纹扩展行为没有影响; 疲劳裂纹扩展速率随试样厚度的增大而增大.

关键词: 16MnR钢 , fatigue crack growth rate , high temperature , notch sizes , R-ratio , specimen thickness

GCr15钢旋转弯曲超长寿命疲劳性能分析

鲁连涛李伟张继旺盐泽和章张卫华

金属学报

轴承钢GCr15旋转弯曲超长寿命疲劳实验获得的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大且呈连续下降趋势, 不能用台阶下降的S-N曲线描述. 断口分析表明, 在高应力幅区疲劳破坏主要起始于试样表面的加工划痕或夹杂物; 随着应力幅的降低, 疲劳破坏主要起始于试样内部的夹杂物. 内部破坏均带有鱼眼特征, 大部分的内部夹杂物周围带有颗粒亮区(GBF区). 夹杂物尺寸的较大分散程度和小尺寸夹杂物的簇集是引起 GCr15钢疲劳寿命分散性较大的因素. 使用推定的GBF区成长率能够定量分析夹杂物尺寸对疲劳寿命分散程度的影响.

关键词: 超长寿命疲劳 , bearing steel GCr15 , S-N curve , inclusion , fatigue crack growth rate

应力比对J55钢级疲劳裂纹断口形貌的影响

许天旱 , 冯耀荣 , 宋生印 , 金志浩 , 王党会

钢铁研究学报

借助疲劳试验机及SEM,研究了应力比对J55钢级疲劳裂纹扩展性能的影响,并对断口形貌进行分析.结果表明:随着应力比增大,进入快速裂纹扩展区的△K变小,对于应力比0.1,低Paris区断裂模式为沿晶体学平面发生的穿晶断裂,Paris线性部分为由双滑移机制控制的疲劳条带断裂,高Paris区为疲劳条带断裂和延性静态断裂相结合的断裂模式;应力比为0.3、0.5与应力比为0.1的断裂模式相似;对于应力比0.7,沿晶体学平面发生穿晶断裂模式贯穿整个Paris区.

关键词: J55钢级 , 疲劳裂纹扩展速率 , 应力比 , 断口形貌

GH4169合金惯性摩擦焊焊接接头疲劳裂纹扩展性能

黄嘉 , 季英萍 , 秦丽晔 , 吴素君

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.008

研究了高温合金GH4169惯性摩擦焊(IFW)焊接接头在室温(23℃)和高温(650℃)下的疲劳裂纹扩展规律.利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对合金的显微组织和断口形貌进行观察分析.结果表明:在相同温度下,焊缝的裂纹扩展速率低于母材的裂纹扩展速率,这是由于焊缝中的晶界及第二相对裂纹的阻碍效应较强所致.随着温度的升高,母材及焊缝的裂纹扩展速率明显加快,这是由于在高温下晶界弱化,且裂纹尖端加速氧化以及屈服强度和弹性模量降低的共同作用的结果.

关键词: GH4169高温合金 , 惯性摩擦焊 , 裂纹扩展速率 , 断口形貌

不同氧含量非调质钢的高周疲劳性能

王琼 , 惠卫军 , 陈思联 , 查小琴 , 董瀚 , 翁宇庆

材料热处理学报

采用旋转弯曲疲劳试验对比研究了两种不同氧含量(0.0018%和低于0.001%)中碳微合金非调质钢F45MnV在不同状态(正火、调质和锻造)下的高周疲劳性能.结果表明,在具有均一回火索氏体组织的调质态,低氧料F45MnV-1的疲劳性能优于高氧料F45MnV-2;在具有类似铁索体+珠光体组织的正火态,两种料的高周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率基本一致;锻态F45MnV-1料由于具有细小、均匀的铁素体+珠光体组织,其高周疲劳性能优于正火态F45MnV-1料,而与调质态F45MnV-1接近.对于铁素体+珠光体组织和均匀调质组织,非金属夹杂物对疲劳破坏行为的不同影响是上述试验钢疲劳性能差异的主要原因.此外,两种试验钢的铁素体+珠光体组织的裂纹扩展速率均略低于调质态组织.

关键词: 氧含量 , 非调质钢 , 疲劳性能 , 疲劳裂纹扩展速率

航天发射塔架钢结构件疲劳裂纹扩展寿命评估研究

康健 , 左宪章 , 师小红 , 王建斌 , 孙钦雷

物理测试

疲劳裂纹扩展速率表达式是采用疲劳裂纹扩展理论评估疲劳裂纹扩展寿命的核心。通过对McEvily公式的深入研究，考虑弹塑性行为的影响、裂纹的闭合效应，并对曲线斜率进行“最小二乘法”拟合，得到了改进的McEvily公式。通过采用航天发射塔架45钢的疲劳裂纹扩展数据进行分析验证，改进后的McEvily公式对疲劳裂纹扩展寿命具有更强的评估能力。

关键词: 疲劳裂纹扩展速率 , crack closure , life assessment , launcher

TC4－DT钛合金疲劳长裂纹扩展速率的数学描述方程

李静 , 祝力伟 , 朱知寿 , 王新南

钛工业进展

针对经准β热处理获得的片层组织TC4－DT钛合金的疲劳长裂纹扩展速率实验结果，通过数值分析和线性回归拟合，推导了Paris方程、 Forman方程和Elber方程的数学表达式，并对拟合结果的相关系数和误差进行了分析，对比了3种数学方程对片层组织TC4－DT钛合金疲劳长裂纹扩展速率的拟合精度。在此基础上，对已有模型进行优化和修正，提出了F－E分段方程。该方程以片层组织TC4－DT钛合金裂纹扩展速率曲线上转折点对应的应力强度因子幅ΔKt 为分界点，分别对实验数据进行数值分析和线性回归拟合，具有较高的拟合精度。

关键词: TC4-DT钛合金 , 片层组织 , 疲劳裂纹扩展速率 , 数学方程

耳片斜切角对孔边疲劳裂纹扩展速率的影响

伍黎明 , 何宇廷 , 张海威 , 王新波 , 丁华

机械工程材料

采用符合受纵向拉载耳片销钉传载的余弦载荷分布对边界条件进行了设定，运用有限元法对四种不同斜切角耳片的孔边裂纹尖端应力强度因子（SIF）进行了求解，对比分析了耳片斜切角度对裂纹扩展各阶段SIF值的影响规律；同时对与有限元模型相同尺寸的四件30CrMnSiA耳片进行了疲劳裂纹扩展试验。结果表明：在相同的裂纹长度和栽荷条件下，斜切耳片裂尖的SIF值明显小于直耳片的，特别是15°斜切耳片的裂尖SIF值和疲劳裂纹扩展速率相对于直耳片已有大幅下降，继续增加斜切角度对耳片抗裂纹扩展能力无明显提升；试验结果与有限元分析结果吻合较好。

关键词: 有限元法 , 耳片 , 应力强度因子 , 疲劳裂纹扩展速率

Simple Predicting Method for Fatigue Crack Growth Rate Based on Tensile Strength of Carbon Steel

钢铁研究学报(英文版)

关键词:

温度和应力比对航空铝合金疲劳裂纹扩展规律的影响及其机理

宋千光 , 赵彬 , 耿小亮 , 邓俊艳 , 刘畅

材料科学与工程学报

针对7475-T761航空铝合金中心开裂(MT)试样进行了不同温度、不同应力比条件下的一系列疲劳裂纹扩展试验,得到了相应试验条件下的疲劳裂纹扩展数据与规律,讨论了应力比、环境温度对疲劳裂纹扩展行为的影响,并利用扫描电镜(SEM)观测分析了疲劳断口.结果表明:7475-T761铝合金疲劳裂纹扩展速率随应力比、温度的增加而增加;消除裂纹闭合效应影响后,相同温度不同应力比下的da/dN-△Keff可由同一拟合公式描述;高温时弹性模量和材料抗拉强度的下降以及裂纹表面氧化导致裂纹扩展速率较快;对比不同条件下稳定扩展区疲劳条带宽度验证了试验分析结论.

关键词: 7475-T761铝合金 , 疲劳裂纹扩展速率 , 温度 , 应力比 , 疲劳断口