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(yu)扭轉(zhuan)強化及預(yu)拉伸(shen)強化后(hou)的力(li)學性(xing)能(neng)的研(yan)究報(bao)道(dao)不(bu)(bu)多,特別是在扭轉(zhuan)預(yu)應變(bian)后(hou)的高周、低周疲勞性(xing)能(neng)還不(bu)(bu)甚了解。

山東龍川以35crmo厚壁鋼管為研(yan)究(jiu)對象,從拉(la)伸和疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)角度(du)入手,研(yan)究(jiu)扭(niu)(niu)(niu)(niu)轉預應(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)后(hou)材料的(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)及高、低(di)周(zhou)疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)能(neng)。為此(ci),本(ben)文專門(men)設計了拉(la)伸和扭(niu)(niu)(niu)(niu)轉、疲(pi)勞(lao)和扭(niu)(niu)(niu)(niu)轉兩(liang)用的(de)(de)試樣,通(tong)過預扭(niu)(niu)(niu)(niu)轉不(bu)同(tong)的(de)(de)角度(du)和預拉(la)伸不(bu)同(tong)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian),系統(tong)研(yan)究(jiu)35crmo厚壁(bi)鋼管在預拉(la)伸強(qiang)(qiang)化(hua)和預扭(niu)(niu)(niu)(niu)轉強(qiang)(qiang)化(hua)后(hou)的(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)及扭(niu)(niu)(niu)(niu)轉預應(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)下低(di)周(zhou)及高周(zhou)的(de)(de)疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)能(neng),重點(dian)分析(xi)了扭(niu)(niu)(niu)(niu)轉預應(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)后(hou)35crmo厚壁(bi)鋼管的(de)(de)拉(la)伸性(xing)(xing)能(neng)、疲(pi)勞(lao)極限、S-N曲線(xian)(xian)、循環(huan)硬化(hua)軟化(hua)特性(xing)(xing)、滯后(hou)回線(xian)(xian)、塑性(xing)(xing)應(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)能(neng)及循環(huan)彈性(xing)(xing)模量的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)規(gui)律(lv),并對高周(zhou)及低(di)周(zhou)疲(pi)勞(lao)試驗的(de)(de)斷口進行了掃描電鏡分析(xi),得到如下主(zhu)要結論：

(1)35crmo厚壁鋼(gang)管(guan)(guan)試件(jian)在拉(la)伸(shen)和(he)扭轉(zhuan)試驗中(zhong)都沒(mei)有明顯的屈(qu)服平臺(tai)；扭轉(zhuan)預應變可以提高35crmo厚壁鋼(gang)管(guan)(guan)試件(jian)拉(la)伸(shen)時的屈(qu)服強(qiang)(qiang)度和(he)抗拉(la)強(qiang)(qiang)度,而降低了(le)試件(jian)的拉(la)伸(shen)應變硬(ying)化(hua)指數和(he)強(qiang)(qiang)度系數；預拉(la)伸(shen)強(qiang)(qiang)化(hua)可以提高35crmo厚壁鋼(gang)管(guan)(guan)試件(jian)扭轉(zhuan)時的剪切(qie)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度,但對剪切(qie)強(qiang)(qiang)度極(ji)限(xian)的影響很小(xiao)

(2)通(tong)過升降法測(ce)得預扭轉(zhuan)0、3π/4、7π/4時(shi)35crmo厚(hou)壁鋼管高周疲(pi)(pi)勞極限分別為321.6MPa、308.12MPa、294.90MPa;在(zai)相(xiang)同的(de)(de)循環應力幅作用(yong)下,有預扭轉(zhuan)角(jiao)試(shi)件(jian)的(de)(de)疲(pi)(pi)勞壽(shou)(shou)命(ming)(ming)明顯比沒有預扭轉(zhuan)角(jiao)試(shi)件(jian)的(de)(de)疲(pi)(pi)勞壽(shou)(shou)命(ming)(ming)低(di),且預扭轉(zhuan)角(jiao)越大,相(xiang)應的(de)(de)疲(pi)(pi)勞壽(shou)(shou)命(ming)(ming)越低(di)。

 (3)預扭(niu)轉(zhuan)0、π/4、3π/4、5π/4時35crmo厚壁鋼管(guan)低周疲(pi)勞(lao)試(shi)件均表現出循(xun)環軟化(hua)(hua)現象且循(xun)環軟化(hua)(hua)規律及(ji)衰減的(de)(de)(de)(de)程度(du)(du)基本相(xiang)同；試(shi)件經預扭(niu)轉(zhuan)強化(hua)(hua)后出現了加工硬化(hua)(hua),其應力應變(bian)(bian)滯后回線中(zhong)加卸載曲線間(jian)的(de)(de)(de)(de)寬度(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)著預扭(niu)轉(zhuan)角的(de)(de)(de)(de)增(zeng)大而減小,即在疲(pi)勞(lao)循(xun)環中(zhong)塑(su)(su)性應變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)范圍在減小；試(shi)件的(de)(de)(de)(de)循(xun)環彈(dan)性模量(liang)都(dou)隨(sui)(sui)(sui)著疲(pi)勞(lao)循(xun)環次(ci)數的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而逐漸降(jiang)低,且隨(sui)(sui)(sui)著預扭(niu)轉(zhuan)角的(de)(de)(de)(de)增(zeng)大,疲(pi)勞(lao)試(shi)件的(de)(de)(de)(de)循(xun)環彈(dan)性模量(liang)衰減趨勢減緩,降(jiang)低的(de)(de)(de)(de)幅度(du)(du)也(ye)在減小；而塑(su)(su)性應變(bian)(bian)能(neng)都(dou)隨(sui)(sui)(sui)著疲(pi)勞(lao)循(xun)環次(ci)數的(de)(de)(de)(de)增(zeng)大而增(zeng)加,且隨(sui)(sui)(sui)著預扭(niu)轉(zhuan)角的(de)(de)(de)(de)增(zeng)大,塑(su)(su)性應變(bian)(bian)能(neng)下降(jiang)的(de)(de)(de)(de)幅度(du)(du)在增(zeng)加。

(4)35crmo厚壁鋼管高(gao)(gao)周(zhou)及低(di)周(zhou)疲勞裂(lie)(lie)紋(wen)都(dou)萌(meng)生(sheng)于(yu)試(shi)件的表(biao)面且裂(lie)(lie)紋(wen)源(yuan)區的斷(duan)(duan)面比較光亮平坦,在裂(lie)(lie)紋(wen)擴展區中都(dou)有大量的二(er)次(ci)裂(lie)(lie)紋(wen)產生(sheng)；預(yu)(yu)扭(niu)(niu)轉試(shi)件的疲勞臺階(jie)高(gao)(gao)度(du)要比沒有預(yu)(yu)扭(niu)(niu)轉試(shi)件的疲勞臺階(jie)高(gao)(gao)度(du)要高(gao)(gao),且隨(sui)著預(yu)(yu)扭(niu)(niu)轉角(jiao)的增大而增高(gao)(gao)；高(gao)(gao)、低(di)周(zhou)疲勞斷(duan)(duan)口瞬斷(duan)(duan)區具(ju)有明(ming)顯的韌窩形(xing)貌和二(er)次(ci)裂(lie)(lie)紋(wen)及開裂(lie)(lie)現(xian)象。

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