提高35crmo厚壁鋼管抗疲勞性能的方法！

35crmo厚壁鋼管具有良好的綜合力學性能,是工業生產特別是汽車行業中常用的一種合金結構鋼。由于其在加工成型及使用過程中會有不同程度的扭轉預應變過載,例如汽車傳動軸、發動機曲軸等在啟動及停機的瞬間,這些構件往往會產生扭轉預應變過載,而這些過載對材料的常規力學性能及疲勞性能必定帶來一定的影響。目前對于35crmo厚壁鋼管在預扭轉(zhuan)強化及預拉伸強化后(hou)的(de)力學性能(neng)的(de)研究(jiu)報道不多,特別是在扭轉(zhuan)預應變后(hou)的(de)高周(zhou)、低(di)周(zhou)疲勞性能(neng)還不甚了(le)解。

山東龍川以35crmo厚壁鋼管為研究(jiu)對象,從拉(la)伸(shen)(shen)和(he)疲(pi)勞(lao)性能(neng)(neng)的(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)(du)入手(shou),研究(jiu)扭(niu)轉(zhuan)預(yu)(yu)應(ying)變后材料的(de)(de)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)及高、低周(zhou)(zhou)疲(pi)勞(lao)性能(neng)(neng)。為此,本文專門設計了(le)拉(la)伸(shen)(shen)和(he)扭(niu)轉(zhuan)、疲(pi)勞(lao)和(he)扭(niu)轉(zhuan)兩用(yong)的(de)(de)試樣(yang),通過(guo)預(yu)(yu)扭(niu)轉(zhuan)不(bu)同(tong)的(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)(du)和(he)預(yu)(yu)拉(la)伸(shen)(shen)不(bu)同(tong)的(de)(de)應(ying)變,系統研究(jiu)35crmo厚壁(bi)鋼管在預(yu)(yu)拉(la)伸(shen)(shen)強化和(he)預(yu)(yu)扭(niu)轉(zhuan)強化后的(de)(de)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)及扭(niu)轉(zhuan)預(yu)(yu)應(ying)變下(xia)低周(zhou)(zhou)及高周(zhou)(zhou)的(de)(de)疲(pi)勞(lao)性能(neng)(neng),重點(dian)分(fen)析(xi)了(le)扭(niu)轉(zhuan)預(yu)(yu)應(ying)變后35crmo厚壁(bi)鋼管的(de)(de)拉(la)伸(shen)(shen)性能(neng)(neng)、疲(pi)勞(lao)極限、S-N曲線、循環硬化軟(ruan)化特性、滯后回線、塑性應(ying)變能(neng)(neng)及循環彈性模(mo)量的(de)(de)變化規(gui)律(lv),并對高周(zhou)(zhou)及低周(zhou)(zhou)疲(pi)勞(lao)試驗的(de)(de)斷口(kou)進行(xing)了(le)掃(sao)描電鏡分(fen)析(xi),得到(dao)如下(xia)主要(yao)結論：

(1)35crmo厚(hou)壁(bi)鋼管試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)在拉(la)(la)(la)(la)伸和(he)扭轉試(shi)(shi)(shi)(shi)驗中都沒有明(ming)顯(xian)的(de)屈服平臺；扭轉預(yu)應變可以(yi)(yi)提高(gao)35crmo厚(hou)壁(bi)鋼管試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)拉(la)(la)(la)(la)伸時的(de)屈服強(qiang)度(du)和(he)抗拉(la)(la)(la)(la)強(qiang)度(du),而降低了試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)的(de)拉(la)(la)(la)(la)伸應變硬化指數(shu)(shu)和(he)強(qiang)度(du)系數(shu)(shu)；預(yu)拉(la)(la)(la)(la)伸強(qiang)化可以(yi)(yi)提高(gao)35crmo厚(hou)壁(bi)鋼管試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)扭轉時的(de)剪(jian)(jian)切(qie)屈服強(qiang)度(du),但對(dui)剪(jian)(jian)切(qie)強(qiang)度(du)極限(xian)的(de)影(ying)響很(hen)小

(2)通(tong)過升(sheng)降法測得預(yu)扭(niu)轉(zhuan)0、3π/4、7π/4時35crmo厚壁鋼(gang)管高周(zhou)疲勞(lao)極(ji)限分別(bie)為(wei)321.6MPa、308.12MPa、294.90MPa;在相同的(de)循(xun)環應(ying)力(li)幅作(zuo)用下,有預(yu)扭(niu)轉(zhuan)角(jiao)試(shi)件的(de)疲勞(lao)壽命明顯比沒(mei)有預(yu)扭(niu)轉(zhuan)角(jiao)試(shi)件的(de)疲勞(lao)壽命低,且預(yu)扭(niu)轉(zhuan)角(jiao)越大(da),相應(ying)的(de)疲勞(lao)壽命越低。

 (3)預扭轉0、π/4、3π/4、5π/4時35crmo厚壁鋼管低(di)(di)周疲勞(lao)試件均表現(xian)出循(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)軟化現(xian)象且(qie)循(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)軟化規律及衰減(jian)的(de)程度(du)基本相同(tong)；試件經預扭轉強化后(hou)出現(xian)了(le)加(jia)工(gong)硬化,其應(ying)力應(ying)變(bian)(bian)滯后(hou)回(hui)線(xian)中加(jia)卸載曲線(xian)間的(de)寬度(du)隨著預扭轉角的(de)增大而(er)(er)減(jian)小(xiao)(xiao),即在(zai)(zai)(zai)疲勞(lao)循(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)中塑(su)性(xing)應(ying)變(bian)(bian)的(de)范圍在(zai)(zai)(zai)減(jian)小(xiao)(xiao)；試件的(de)循(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)彈性(xing)模量(liang)都隨著疲勞(lao)循(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)次數(shu)的(de)增加(jia)而(er)(er)逐漸(jian)降(jiang)低(di)(di),且(qie)隨著預扭轉角的(de)增大,疲勞(lao)試件的(de)循(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)彈性(xing)模量(liang)衰減(jian)趨勢減(jian)緩,降(jiang)低(di)(di)的(de)幅度(du)也在(zai)(zai)(zai)減(jian)小(xiao)(xiao)；而(er)(er)塑(su)性(xing)應(ying)變(bian)(bian)能都隨著疲勞(lao)循(xun)環(huan)(huan)(huan)(huan)次數(shu)的(de)增大而(er)(er)增加(jia),且(qie)隨著預扭轉角的(de)增大,塑(su)性(xing)應(ying)變(bian)(bian)能下降(jiang)的(de)幅度(du)在(zai)(zai)(zai)增加(jia)。

(4)35crmo厚壁鋼管高(gao)(gao)(gao)周(zhou)(zhou)及(ji)低(di)周(zhou)(zhou)疲勞(lao)裂紋(wen)都萌生于試(shi)(shi)件的表面且(qie)裂紋(wen)源(yuan)區(qu)的斷面比較光亮平坦,在裂紋(wen)擴展區(qu)中都有大量(liang)的二次裂紋(wen)產生；預(yu)扭轉(zhuan)試(shi)(shi)件的疲勞(lao)臺階(jie)高(gao)(gao)(gao)度(du)要(yao)比沒有預(yu)扭轉(zhuan)試(shi)(shi)件的疲勞(lao)臺階(jie)高(gao)(gao)(gao)度(du)要(yao)高(gao)(gao)(gao),且(qie)隨著預(yu)扭轉(zhuan)角(jiao)的增(zeng)大而(er)增(zeng)高(gao)(gao)(gao)；高(gao)(gao)(gao)、低(di)周(zhou)(zhou)疲勞(lao)斷口(kou)瞬斷區(qu)具(ju)有明顯的韌窩形貌和(he)二次裂紋(wen)及(ji)開裂現(xian)象。

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