15Cr14Co12Mo5Ni2齿轮钢的扭转疲劳特性及裂纹扩展行为
发布时间:2017-11-22 06:38
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在航空航天领域有许多
齿轮零件承受一定的扭
应力,常因
扭转疲劳而损坏,因而要求
钢具有优良的扭转疲劳性能。在扭转应力下钢的断裂
机制比较复杂,扭转疲劳断裂的断口一般分为三种断裂类型:即正断型NF(断口面与轴线成45°),横向
剪切型LS(断口面与轴线垂直)和纵向剪切型TS(断口面与轴线平行)。在纵向和横向混合断口的情况下,若纵向剪切的长度小于试样半径,则定为横向剪切型,反之为纵向剪切型。昆明理工大学的学者通过扭转疲劳试验,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350MPa,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350MPa应力下,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳寿命超过107循环周次。(素年)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。