采用光滑漏斗狀試樣對32Cr3MoVE軸承鋼進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞測試,研究了32Cr3MoVE軸承鋼旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能及裂紋萌生擴(kuò)展行為。采用升降法測得其疲勞極限為860 MPa,疲勞斷口SEM觀察并統(tǒng)計(jì)破斷試樣結(jié)果表明:疲勞破壞68.7%是由于非金屬夾雜起裂,18.8%由表面加工缺陷起裂,12.5%為表面粗糙度起裂。當(dāng)加載應(yīng)力低于980 MPa時(shí),疲勞斷裂主要是由于內(nèi)部非金屬夾雜引起的,高于980 MPa時(shí),疲勞斷裂主要是由于表面粗糙度引起的。表面加工缺陷和表面粗糙度引起的最大應(yīng)力強(qiáng)度因子分別為3.05和2.97 MPa·m^1/2,容易引發(fā)疲勞裂紋。非金屬夾雜物尺寸在5.30～5.90μm范圍內(nèi),局部應(yīng)力從859.35 MPa升至977.75 MPa時(shí),疲勞壽命從1.96×10⁵降低到1.58×10⁵;非金屬夾雜物局部應(yīng)力在840～900 MPa范圍內(nèi),夾雜物尺寸從2.28μm升至5.83μm時(shí),疲勞壽命從1.10×10⁶降低到1.96×10⁵。 

【文章來源】：鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2020,32(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

32Cr3MoVE軸承鋼疲勞性能

如圖6所示,為非金屬夾雜、試樣表面加工缺口以及表面粗糙度引起疲勞斷裂的斷口形貌圖。圖6(a)為內(nèi)部非金屬夾雜引起疲勞斷裂斷口疲勞源區(qū)形貌圖,疲勞裂紋由非金屬夾雜處起裂擴(kuò)展;圖6(b)為夾雜物的放大圖,經(jīng)SEM和EDS分析表明該非金屬夾雜物為帶尖角型的CaO,其面積約為28.2 μm2。非金屬夾雜物在試樣的靠近表面位置,使該處應(yīng)力較為集中形成疲勞源,從而導(dǎo)致疲勞破斷。圖6(c)為表面加工缺陷引起的疲勞斷裂,疲勞裂紋在加工缺陷較寬的范圍內(nèi)開始起裂;圖6(d)為由于表面加工缺陷斷裂的疲勞試樣斷口側(cè)面SEM形貌圖,加工缺陷平均寬度為11.4 μm,平均深度為2.8 μm。這些缺陷在試樣的表面使得表面結(jié)構(gòu)不連續(xù)從而導(dǎo)致該處應(yīng)力集中形成疲勞源,降低鋼的疲勞強(qiáng)度。圖6(e)為表面加工溝壑即表面粗糙度引起的疲勞斷裂,在起裂源處未發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜,疲勞裂紋從試樣表面向內(nèi)部擴(kuò)展;圖6(f)為表面粗糙度引起的疲勞斷裂試樣斷口側(cè)面形貌圖,可清晰地觀察到試樣表面加工溝壑,導(dǎo)致疲勞斷裂使試樣疲勞強(qiáng)度降低。2.4 疲勞裂紋的擴(kuò)展

表2 32Cr3MoVE軸承鋼中夾雜物類型及面積分?jǐn)?shù)Table 2 Types and area percentage of inclusions in 32Cr3MoVE bearing steel 夾雜物種類 Al2O3-MgO Al2O3 Al2O3-MnS Al2O3-MgO-SiO2 CaS MgO-CaO CaO Al2O3-CaO-SiO2 面積分?jǐn)?shù)/% 26.86 16.63 13.09 10.67 10.11 9.61 6.59 6.43所有試樣均沿棒料縱向切取,對毛坯試樣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理(930 ℃×1 h,油冷,550 ℃×2 h,空冷),旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣圖如圖2所示。采用HITACHI-H800型透射電子顯微鏡(TEM)對調(diào)質(zhì)試樣的析出物進(jìn)行表征。透射試樣粘貼在毛玻璃上磨至厚度40～50 μm,然后沖出直徑為3 mm的小圓片,最后用雙噴電解儀對直徑為3 mm的圓片減薄出小孔,電解液為8%的高氯酸溶液。將熱處理后的試樣精磨、縱拋工藝加工成漏斗型旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣,試樣最小直徑為3 mm。旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)采用QBWP-1000 x型旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī),應(yīng)力比R=-1,試驗(yàn)頻率為80 Hz,試驗(yàn)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4337—2015《金屬材料疲勞試驗(yàn)旋轉(zhuǎn)彎曲方法》進(jìn)行,用升降法測得其疲勞強(qiáng)度,用成組法測得其S-N曲線。利用掃描電鏡對斷口進(jìn)行觀察引起疲勞斷裂的原因以及夾雜物的種類,并利用Image-Pro 6.0軟件統(tǒng)計(jì)疲勞斷裂試樣夾雜物的尺寸及位置參數(shù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高鈷鉬不銹軸承鋼疲勞裂紋萌生及擴(kuò)展行為[J]. 耿思遠(yuǎn),楊卯生,趙昆渝.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2018(11)
[2]30Cr3WVE軸承鋼疲勞裂紋形成與擴(kuò)展行為[J]. 王艷江,楊卯生,孫世清,張志慧.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2018(03)
[3]國內(nèi)外軸承鋼的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 李昭昆,雷建中,徐海峰,俞峰,董瀚,曹文全.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2016(03)
[4]鋼中非金屬夾雜物對疲勞性能的影響[J]. 張德堂,李淑媛,夏慧琴.  航空材料. 1982(S2)

碩士論文
[1]粗糙度對18CrNiMo7-6疲勞壽命的影響研究[D]. 律譜.鄭州大學(xué) 2019
[2]32Cr3MoVE滲氮軸承鋼微觀組織與疲勞性能研究[D]. 張強(qiáng).河北科技大學(xué) 2019



本文編號：3486926