冷挤压GH4169合金孔结构疲劳性能与断口分析

发布时间：2024-11-27 22:36

　　 对GH4169合金中心孔板材进行冷挤压强化,研究其挤压前后825 MPa/600℃/R=0.1疲劳寿命,分析挤压前后表面粗糙度变化和疲劳过程中的残余应力场演化,并细致观察两件挤压试样不同寿命(分别为25105周次和10719周次)断口以分析表面完整性对疲劳过程的作用。结果表明:相比原始试样,冷挤压强化后试样中值疲劳寿命估计量提高了1倍,挤压后较低的表面粗糙度和疲劳过程中稳定的残余应力场是疲劳寿命提高的主要原因。同时,挤压后疲劳寿命标准差增大。由断口定量分析可知,两件试样距疲劳源区0.1 mm之后的扩展寿命相当,而萌生寿命(分别为18786周次和5915周次)却相差巨大。造成孔挤压后寿命分散性大的原因是0.1 mm以内的裂纹萌生寿命差别。为提高孔结构疲劳性能稳定性,挤压时应注意近表层表面完整性的控制。

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【部分图文】：

图1 中心孔板材疲劳试样

在GH4169合金盘锻件上沿半径方向取样,按照图1加工试样,其化学成分及力学性能分别如表1与表2所示。锻件采用标准热处理,即965℃/1h+空冷,720℃/8h+炉冷至620℃/8h+空冷。表1GH4169合金化学成分(质量分数/%)Table1Chemical....

图2 挤压和不同疲劳周次下的孔边残余压应力场

表4原始试样和冷挤压试样表面粗糙度Table4Surfaceroughnessofas-receivedandCEsamplesNoRa/μmAs-receivedColdexpansion10.460.2120.420.1830.47....

图3 中心孔板材疲劳试样断裂外观

将两件寿命相差较大的挤压试样进行断口分析,以明确寿命差别产生的原因,图3为疲劳试样宏观断口。可知169-K-67和169-K-31试样均断裂于中心孔位置,裂纹断裂方向与主应力方向基本垂直。试样中心孔附近颜色较深,呈蓝色、棕色和黄色的混合颜色。169-K-67断裂成2个断口,可见从....

图4 中心孔板材疲劳试样断口宏观形貌

169-K-67试样(寿命10719周次)断口源区位于试样中心孔倒角,呈线源,如图5(a)所示,未见冶金及加工缺陷,如图5(b)所示;左侧断口裂纹稳定扩展长度约为3.2mm,断面可见大量的疲劳条带,扩展前、中、后期的疲劳条带宽度分别约为0.60,0.75μm和1.10μm,....

本文编号：4012784