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高强韧钢在磨损载荷作用下的疲劳特性研究


全文字数:20000字左右  原创时间:<=2022年

【内容摘要】

本文以高强度低碳微合金钢GDL-1钢为实验材料,在电液伺服疲劳试验机、自制磨损设备的共同作用下,测定出在有外加磨损载荷作用下的应力水平与疲劳寿命的对应关系(S-N)曲线。利用金相显微镜、扫描电子显微镜等仪器对实验后的试样进行表层、次表层组织以及心部的观察,同时对疲劳断口进行分析,从而得出在磨损载荷作用下对材料疲劳寿命的影响因素,进而完善高强韧钢在磨损载荷作用下的疲劳特性的应用研究。通过GDL-1钢在磨损载荷作用下的疲劳曲线的分析、磨损层厚度的测定及形变层形成理论分析表明:GDL-1钢的疲劳寿命会随磨损层厚度的不同而改变,在磨损层厚度达 时,疲劳寿命将出现峰值即最大,较厚或较薄的磨损层均使疲劳寿命降低。与此同时,试样在有磨损载荷作用时会在表面产生一层干扰层,且干扰层的形成速率由磨损速率 和形变速率 共同决定,其共同影响材料的疲劳寿命。当磨损速率 较小时,磨损产生的影响不仅不会提高材料的疲劳寿命,相反会大幅降低;当磨损速率 较大时,磨损加剧,材料表面不会持续存在高应变梯度的形变层,同时刚形成的形变层也将被磨掉,较难抑制裂纹的扩展。而形变速率 主要由磨损速率决定,当形变速率 较小时很难形成形变层,也很难抑制裂纹的扩展。合适的磨损量会使萌生、扩展的微裂纹不断地被磨掉,延长了微裂纹萌生及演化成长裂纹的时间,使材料整体使用寿命得到提高。

 

关键词: GDL-1钢,磨损载荷,疲劳曲线,干扰层,磨损量

 

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