非调质钢38MnNS5低周疲劳性能.pdfVIP

机械装备结构材料与表面技术研讨会 非调质钢38MnNS5的低周疲劳性能 李志刚 马鸣图 路洪洲 中国汽车工程研究院汽车产品中心 重庆400039 摘要：对非调质钢38MnNS5进行了拉伸、数字冲击、低周疲劳试验及金相组织和断口SEM观察；测定了静态、循环应力 一应变曲线：应变一寿命曲线及有关参量。结果表明：(1)38MnNs5表现为一定的循环硬化；(2)其应变一寿命关系为： 向分布于铁素体内；(4)起裂区断L】形貌以准解理为主，扩展区断口形貌为准解理+撕裂+空洞，最后断裂区断口形貌为韧窝 +撕裂+少量空洞。 38MnNS5 关键词：低周疲劳非调质钢 断口形貌 O前言 件成品率，消除了热处理变形，改善曲轴切削性能和疲劳性能，降低生产成本124J。非调质钢的特点在于节 能、节省热处理，缩短生产周期，工件截断硬度分布均匀，工件变形小，疲劳强度与同级的调质钢相当lz’3J。 近年来，由于微合金技术在非调质铡中的应用，降低非调质钢中的碳含量，控制硫化物和微合金C—N 化物的析出，促进IFG在奥氏体晶粒内形核和长大，消除品界铁素体，形成贫Mn区而降低奥氏体淬透性， 促进晶内铁素体形成，提高韧性是菲调质钢方向发展15J。其中，38MnNS5就是近年发展的低碳微合金非调 质钢，并在科玛发动机曲轴七得到应用。而有关它的低周疲劳性能还未见报道。本文就是通过对非调质钢 线；应变一寿命曲线及有关参量，为设计提供循环疲劳参数，寿命分析及损伤力学分析的参量和依据。 1试验用钢与方法 1．1试验用钢及试样 试验用钢为工业商品钢。其化学成分为(％)：C：0．38，Si：0．53， 拉伸·疲劳 冲击 拉伸．疲劳 Mn：1．5l，S：0．068，P：0．014，N：0．014，Cr：O．16，Mo：0．50，Ni：O．098。试 样在曲轴上取样，各取样位置(见图1)；拉伸用巾5×30mm的5倍试 样；冲击分别采用10×10x55mm的U型和V型标准试样；低周疲 劳试样采用◇lO×30mm(标距)喇试样。冲击在数字式冲击试验机上进 行。拉伸和低周疲劳试验均在电液伺服MTS810试验机上进行。 图l 曲轴上的取样位置示意图 1．2试验方法 试验按标准GB639旷86的要求进行。试验全程采用计算机实时监控，加载谱为正弦波，计算机自动 记录试验过程中的载荷、应力、应变和疲劳周次等相关信息；应变疲劳试验的应变比R=一1，频率为O。5～ 1．0Hz(大应变时采用较低的频率，小应变时采用较高的频率)，失效确定采用载荷下降法，取峰值载荷下降 到50％或断裂作为失效判据，定义为Ⅳr；取二分之一疲劳寿命的滞后回线为稳定迟滞后回线。应变疲劳 试验采用轴向应变控制。 静拉伸的真实应力一应变可由Holloman方程描述表示： 盯=∥ (1) 式中：n为应变硬化指数，K为强度系数。 循环应力一应变曲线的测定采用多试样法，取循环稳定的迟滞回线的应力用塑性分晕按公式表示为： 2008年中目机械』程学台年会暨肃省学水年会女集 △6’2=K’(△‰)“ 式中Ⅳ∞循环强度系数，n伪循环应壹硬化指数。 恒应变低周疲劳试验下的应变一寿命曲线削M卸s0【1‘co币n公式表示为： !生：型：f2～)。+“(2N∥ (3) 。 2 F 式中：吖为瘟劳强度系数．6为疲劳强度指数；曲疲劳延性系数；c疲劳延性指数；E为弹性模量，取 2lxl05MPa。 弹性分量线． 等=譬… (4) 颦性分量线： !生：“(2Nf)c