高；7)‘回嗽婀【6高强度弹簧钢的疲劳性能(续)冶金工业部钢铁研究总院合金钢研究部惠卫苎董√王琪李桂芬———一——／(续98年第3期)Duckworth等L，J指出，同样大小的夹杂物会因其在试样横截面上所处的位置不同而对疲劳性能的影响不同。Melander等【l9J研究了应力幅A．的变化对一种高强度弹簧钢(C0．67％，‘0．35％，Mn0．65％，CrV0．43％V0．16％)中夹杂物萌生疲劳裂纹的影响。图4为应力比R=一1时的Wejbull图。可见随应力幅增加，疲劳寿命缩短。对疲劳断裂原因的分析表明，应力幅为800MPa时，除一例由表面擦伤引起的破坏外，其余破坏均由夹杂物引起。Weibull图上较短寿命的A段破坏是由位于或极接近试样表面的尺寸约10微米的夹杂物引起的；Weibull图上较长寿命的B段破坏则是由位于试样次表面的尺寸约2o微米的夹杂物引起的。应力为900MPs时，几乎所有的破坏均由氧化铝、铝酸钙或硫化锰与前两者的复合夹杂物引起，或者很可能起源于夹杂物引起的空洞，未发现纯粹的硫化锰或氮化物引起破坏；所有的疲劳源均位于表面，夹杂物尺寸约1O一2o微米。应力为1(300、1100MPs时的观察结果与900MPa时基本相同。可见，应力水平对临界夹杂物的分布位置有显著的影响。在低应力水平下，疲劳破坏大多由次表面的夹杂物引起，而在高应力水平下，疲劳破坏则主要由表面或近表面的夹杂物引起。从夹杂物引起应力集中的观点来看，夹杂物在钢基体周围所产生的应力场与夹杂物的尺寸和19舡、＼11分布密切相关。在交变应力作用下，两个相近夹杂物周围的局部地区同时产生滑移，在夹杂物与钢基体界面处产生应力集中。由于应力场的接近，使得这两个夹杂物所产生的细微裂纹随着循环周次的增加逐渐连接，有时裂纹的扩展方向还会受到夹杂物分布位置的控制而产生局部方向的改变J。对于易成串状分布的夹杂物如氧化铝，往往会成为疲劳源，而串内单个的氧化铝粒子，其尺寸可能会小于萌生裂纹的夹杂物“临界尺寸”。一-t：_．—曼／⋯—·热轧一一锻造一～氍么●—一．．．-1I口fMpa)圈5加工方法对弯曲疲劳极限有影响3表面状态对弹簧钢疲劳性能的影响31表面缺陷和脱碳在交变载荷作用下，金属的不均匀滑移主要集中在金属的表面，疲劳裂纹也常常产生在表面上，所以弹簧的表面缺陷对疲劳极限影响很大。表面的微观几何形状、刀具和研磨产生的擦痕、打维普资讯http://www.cqvip.com记号、磨裂等都可能象微小而锋利的缺口一样，引起应力集中，使疲劳极限降低。图5是各种加工方法的钢试样的弯曲疲劳极限(a一)与其抗拉强度(％)的关系20I。dh愈高的材料，加工方法对0一。的影响愈大。弹簧表面工作应力最大，任何表面缺陷都可充当缺口，导致疲劳破坏Berfengren等【J研究了精车、研磨及抛光三种表面状况对67CrV弹簧钢疲劳性能的影响。精车后试样表面存在深5微米的方形空洞和长达150微米的进刀痕迹等表面缺陷，因而所有疲劳断裂均由这些表面缺陷引起；试样表面内的夹杂物没有产生裂纹。研磨和抛光试样表面状况相似，均沿圆周方向存在小划痕，划痕深度研磨试样较抛光试样稍微深一点。所有疲劳断裂均由夹杂物引起，疲劳源处致命的夹杂物为A12O3、A12o3一MnS的复合夹杂物或钒、钛的氯化物。研磨和抛光试样的疲劳极限较精车试样的疲劳极限约提高30％。造成断裂方式差异的原因是在所有的外加应力幅下，精车试样的临界表面缺陷数远高于临界夹杂物数，因而疲劳极限由表面缺陷控制，而对于研磨和抛光试样则恰恰相反，图6。应力(Mpa)图6临界夹杂物缺陷数()与外加应力大小的关系．有效门槛值为4MPa·inl，Kurihara等-m在SUP9和SUP10M光滑试样表面制备了一些小蚀坑(T—Em—Pit)，结果发现疲劳破坏均由小蚀坑引起。而光滑试样(T—Em)则由夹杂物引起。T—EmPit试样的疲劳极限较T—Em试样稍低，而其疲劳寿命却较T—Em试样显著降低。Satoh等22在6oSi2NiCrV钢制弹簧表面人为制造了一些深度为0—0．3m_m不等的裂纹，发现随裂纹深度的增加，疲劳寿命缩短。但当裂纹20深度小于0．05mm时，裂纹对喷丸和氮化+喷丸处理的弹簧寿命无影响，这是由于此时在距表面0．05mm深处，表面残余压应力达到最大值，从而有效地抑制了疲劳裂纹扩展的缘故。张炼等_羽一对60Si2Cr...
