15Cr14Co12Mo5Ni2齿轮钢的扭转疲劳特性及裂纹扩展行为

发布时间：2019-06-22 17:32

【摘要】：通过扭转疲劳试验,研究了15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳断裂的裂纹扩展行为和夹杂物尺寸与扭转疲劳寿命之间的关系。得到了钢的扭转疲劳极限强度和τ-N曲线,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳极限强度为350 MPa,扭转疲劳寿命分散度较大。通过断口观察,发现15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳破坏模式以表面破坏和近表面破坏为主,主要由氧化物夹杂引起。通过计算应力强度因子ΔK和裂纹扩展门槛值ΔKth分析15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳裂纹扩展的断裂力学条件,试验钢在断裂过程中受载荷情况为,II型载荷—I型载荷—II型载荷—I+II型载荷,分别对应起裂源区、纤维区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区;当有大裂纹产生时,则不会产生纤维区,受载荷情况则为:II型载荷—I+II型载荷。通过公式推导和数据拟合得到夹杂物尺寸和15Cr14Co12Mo5Ni2钢扭转疲劳寿命的关系,发现随着夹杂物尺寸减小,钢的τ-N曲线向高寿命区移动。当引起裂纹萌生的夹杂物尺寸小于5μm时,在350 MPa应力下,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳寿命超过107循环周次。
[Abstract]:The crack propagation behavior of torsional fatigue fracture and the relationship between inclusion size and torsional fatigue life of 15Cr14Co12Mo5Ni2 steel were studied by torsional fatigue test. The torsional fatigue ultimate strength and tau-N curve of the steel are obtained. The torsional fatigue ultimate strength of 15Cr14Co12Mo5Ni2 steel is 350 MPa, and the dispersion of torsional fatigue life is large. Through fracture observation, it is found that the fatigue failure mode of 15Cr14Co12Mo5Ni2 steel is mainly surface failure and near-surface failure, which is mainly caused by oxide inclusions. The fracture mechanical conditions of fatigue crack propagation of 15Cr14Co12Mo5Ni2 steel are analyzed by calculating stress intensity factor 螖 K and crack growth threshold 螖 Kth. The load of test steel during fracture is as follows: type II load-type I load-type II load, corresponding to crack source zone, fiber zone, fatigue crack propagation zone and transient fracture zone, respectively. When there are large cracks, the fiber zone will not be produced, and the load condition is type II load-I II load. The relationship between inclusion size and torsional fatigue life of 15Cr14Co12Mo5Ni2 steel is obtained by formula derivation and data fitting. It is found that the 蟿-N curve of 15Cr14Co12Mo5Ni2 steel moves to high life zone with the decrease of inclusion size. When the size of inclusions causing crack initiation is less than 5 渭 m, the torsional fatigue life of 15Cr14Co12Mo5Ni2 steel exceeds 107cycles under 350 MPa stress.
【作者单位】： 昆明理工大学材料科学与工程学院;钢铁研究总院特殊钢研究所;
【基金】：国家863计划资助项目(201203A503)
【分类号】：TG142.1

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本文编号：2504812