夹杂物尺寸对汽车车轮用钢疲劳寿命的影响①-矿冶工程.PDF

第３３卷第１期 矿　 冶　 工　 程 Ｖｏｌ．３３ №１ ２０１３年０２月 ＭＩＮＩＮＧＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１３ 夹杂物尺寸对汽车车轮用钢疲劳寿命的影响① １ ２ １ １ １ 赵凤晓 ，李　 会 ，许晓嫦 ，李　 良 ，徐浩浩 （１．中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙４１００８３；２．涟源钢铁公司技术中心，湖南 娄底４１７０００） 摘　 要：采用ＭＴＳ８５８ 电液伺服疲劳实验机研究了高强度车轮用钢的疲劳寿命，并用Ｑｕａｎｔａ６００环境扫描电子显微镜对疲劳断口 形貌进行了观察。 通过对实验数据分析，计算得出了夹杂物的临界尺寸，并根据正态分布理论对车轮钢的疲劳寿命进行了预测。 研究结果表明，疲劳裂纹均是从内部或者亚表面的夹杂物处萌生；能谱分析表明：夹杂物的成分主要是钙铝的氧化物，测量所得裂 纹源处夹杂物尺寸大部分超过了临界尺寸。 关键词：车轮用钢；疲劳寿命；夹杂物；临界夹杂物尺寸 中图分类号：ＴＧ１１５ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３⁃６０９９．２０１３．０１．０２５ 文章编号：０２５３－６０９９（２０１３）０１－０１０１－０５ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ Ｓｉｚｅ ｏｎ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｌｉｆｅ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｗｈｅｅｌ １ ２ １ １ １ ＺＨＡＯ Ｆｅｎｇ⁃ｘｉａｏ ，ＬＩ Ｈｕｉ ，ＸＵ Ｘｉａｏ⁃ｃｈａｎｇ ，ＬＩ Ｌｉａｎｇ ，ＸＵ Ｈａｏ⁃ｈａｏ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｌｉａｎｙｕａｎ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｏｕｄｉ４１７０００，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｆｏｒａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｗｈｅｅｌｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙ ＭＴＳ８５８ｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔｉｎｇ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ Ｑｕａｎｔａ ６００ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ （ＳＥＭ）． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ，ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｉｚｅ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｎｏｒｍａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｅｅｌ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋｓ ａｒｅ ａｌｌ ｉｎｉｔｉａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ａｎｄ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｏｘｉｄｅｓｏｆ ｃａｌｃｉｕｍａｎｄａｌｕｍｉｎｉｕｍ． Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄ ｓｉｚｅｏｆ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｔ ｔｈｅ ｃｒａｃｋ ｓｏｕｒｃｅｓ ａｒｅ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｉｚｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂ