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厚壁鋼管在預扭轉強化(hua)及(ji)預拉伸強化(hua)后(hou)(hou)的力學性(xing)(xing)能的研究報道不多,特別是在扭轉預應變(bian)后(hou)(hou)的高周、低周疲(pi)勞性(xing)(xing)能還不甚了解。

山東龍川以35crmo厚壁鋼管為(wei)研究對象,從(cong)拉(la)伸和疲(pi)(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)角度(du)入手,研究扭(niu)轉(zhuan)預(yu)應變(bian)(bian)后(hou)(hou)材(cai)料(liao)的(de)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)及高(gao)、低(di)周(zhou)(zhou)疲(pi)(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。為(wei)此,本文專門設計了拉(la)伸和扭(niu)轉(zhuan)、疲(pi)(pi)勞(lao)和扭(niu)轉(zhuan)兩(liang)用的(de)試樣,通過預(yu)扭(niu)轉(zhuan)不同的(de)角度(du)和預(yu)拉(la)伸不同的(de)應變(bian)(bian),系統(tong)研究35crmo厚壁(bi)(bi)鋼管(guan)在預(yu)拉(la)伸強(qiang)化(hua)(hua)和預(yu)扭(niu)轉(zhuan)強(qiang)化(hua)(hua)后(hou)(hou)的(de)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)及扭(niu)轉(zhuan)預(yu)應變(bian)(bian)下低(di)周(zhou)(zhou)及高(gao)周(zhou)(zhou)的(de)疲(pi)(pi)勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),重點分(fen)析(xi)了扭(niu)轉(zhuan)預(yu)應變(bian)(bian)后(hou)(hou)35crmo厚壁(bi)(bi)鋼管(guan)的(de)拉(la)伸性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)、疲(pi)(pi)勞(lao)極(ji)限、S-N曲線、循環硬化(hua)(hua)軟化(hua)(hua)特性(xing)(xing)(xing)、滯后(hou)(hou)回(hui)線、塑性(xing)(xing)(xing)應變(bian)(bian)能(neng)(neng)及循環彈性(xing)(xing)(xing)模量的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)規律,并對高(gao)周(zhou)(zhou)及低(di)周(zhou)(zhou)疲(pi)(pi)勞(lao)試驗的(de)斷(duan)口進行了掃描(miao)電鏡分(fen)析(xi),得到如(ru)下主要(yao)結論：

(1)35crmo厚壁(bi)鋼(gang)管試件(jian)在(zai)拉(la)(la)(la)伸和扭轉試驗中(zhong)都沒有(you)明顯的屈(qu)(qu)服(fu)平臺；扭轉預應(ying)(ying)變可(ke)以提(ti)(ti)高35crmo厚壁(bi)鋼(gang)管試件(jian)拉(la)(la)(la)伸時的屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)度(du)和抗拉(la)(la)(la)強(qiang)度(du),而降(jiang)低了(le)試件(jian)的拉(la)(la)(la)伸應(ying)(ying)變硬化指數和強(qiang)度(du)系數；預拉(la)(la)(la)伸強(qiang)化可(ke)以提(ti)(ti)高35crmo厚壁(bi)鋼(gang)管試件(jian)扭轉時的剪切(qie)屈(qu)(qu)服(fu)強(qiang)度(du),但對剪切(qie)強(qiang)度(du)極限的影響很小

(2)通過升降法測得預扭(niu)轉0、3π/4、7π/4時(shi)35crmo厚壁鋼(gang)管(guan)高周(zhou)疲勞(lao)(lao)(lao)(lao)極(ji)限(xian)分(fen)別為321.6MPa、308.12MPa、294.90MPa;在相(xiang)同的(de)循(xun)環應(ying)力幅作用下,有預扭(niu)轉角試件的(de)疲勞(lao)(lao)(lao)(lao)壽命(ming)(ming)明顯比沒有預扭(niu)轉角試件的(de)疲勞(lao)(lao)(lao)(lao)壽命(ming)(ming)低,且預扭(niu)轉角越(yue)大,相(xiang)應(ying)的(de)疲勞(lao)(lao)(lao)(lao)壽命(ming)(ming)越(yue)低。

 (3)預扭轉(zhuan)0、π/4、3π/4、5π/4時(shi)35crmo厚壁(bi)鋼管低(di)周疲(pi)(pi)勞(lao)試(shi)件(jian)均表現出循(xun)(xun)環軟(ruan)化現象(xiang)且循(xun)(xun)環軟(ruan)化規律及(ji)衰減(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)程度(du)基本(ben)相同；試(shi)件(jian)經預扭轉(zhuan)強(qiang)化后出現了加工(gong)硬化,其應力應變滯后回線中加卸載曲線間的(de)(de)(de)(de)(de)寬(kuan)度(du)隨著(zhu)(zhu)預扭轉(zhuan)角的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)而(er)(er)減(jian)(jian)(jian)小,即在疲(pi)(pi)勞(lao)循(xun)(xun)環中塑性(xing)應變的(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)圍在減(jian)(jian)(jian)小；試(shi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)(xun)環彈性(xing)模(mo)量都隨著(zhu)(zhu)疲(pi)(pi)勞(lao)循(xun)(xun)環次數的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加而(er)(er)逐(zhu)漸降(jiang)低(di),且隨著(zhu)(zhu)預扭轉(zhuan)角的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da),疲(pi)(pi)勞(lao)試(shi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)循(xun)(xun)環彈性(xing)模(mo)量衰減(jian)(jian)(jian)趨勢(shi)減(jian)(jian)(jian)緩,降(jiang)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)度(du)也在減(jian)(jian)(jian)小；而(er)(er)塑性(xing)應變能都隨著(zhu)(zhu)疲(pi)(pi)勞(lao)循(xun)(xun)環次數的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)而(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加,且隨著(zhu)(zhu)預扭轉(zhuan)角的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da),塑性(xing)應變能下降(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)度(du)在增(zeng)(zeng)(zeng)加。

(4)35crmo厚壁鋼管高(gao)周(zhou)及低周(zhou)疲(pi)勞(lao)裂(lie)紋(wen)都萌生于(yu)試(shi)件(jian)的表面且裂(lie)紋(wen)源區的斷面比(bi)較光(guang)亮平(ping)坦,在裂(lie)紋(wen)擴展區中都有(you)大量的二(er)次裂(lie)紋(wen)產生；預(yu)扭轉試(shi)件(jian)的疲(pi)勞(lao)臺階高(gao)度(du)要比(bi)沒有(you)預(yu)扭轉試(shi)件(jian)的疲(pi)勞(lao)臺階高(gao)度(du)要高(gao),且隨著(zhu)預(yu)扭轉角的增(zeng)大而增(zeng)高(gao)；高(gao)、低周(zhou)疲(pi)勞(lao)斷口瞬斷區具(ju)有(you)明顯的韌窩(wo)形貌和二(er)次裂(lie)紋(wen)及開裂(lie)現象(xiang)。

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