试验钢种组织状态的力学性能比较和评定

试验钢种20SiMn2MoVA和20Cr2Ni4A为大冶钢厂生产，炉号分别为D78-96和977178。其他钢种炉号不清，但试样是用同一根坯料改锻。各钢种化学成分列于表1。

（1）常规力学性能试验各钢种静拉伸和冲击试验结果列于表2。

（2）疲劳试验

1）疲劳强度：在国产12-1型旋转弯曲疲劳试验机上测定了试验钢种光滑及缺口疲劳极限，并绘出σ-lgN曲线，如图1和图2所示。试验结果见表3。

表1 试验钢种的化学成分 （%，质量分数）

表2 试验钢种的常规力学性能

图1 试验钢种光滑试样的σ-lgN曲线

图2 试验钢种缺口试样的σ-lgN曲线

表3 试验钢种旋转弯曲疲劳试验结果(www.xing528.com)

2）疲劳裂纹萌生孕育期N_i：N_i测试用B=25m标准三点弯曲试样，以裂纹扩展0.1m时所对应的周次记为条件N_i。试验在国产PW3-10型高频疲劳试验机上进行，裂纹监测用30倍读数显微镜，加载制度为F_max/F_min=30000N/10000N和15000N/5000N两种，即R=1/3。载荷交变频率约10000次/min，试验结果列于表4。

3）疲劳裂纹扩展速率da/dN：da/dN的试验条件与测N_i时相同，根据不同载荷制度下的a—N曲线，绘出lgda/dN—lgΔK曲线，试验结果按Paris公式进行处理，如图3和图4所示。

表4 试验钢种的疲劳裂纹孕育期Ni

图3 试验钢种在30000N/10000N载荷下的da/dN—ΔK曲线

图4 试验钢种在15000N/5000N载荷下的da/dN—ΔK曲线

（3）断裂韧性试验对于高强度钢来说，低应力脆断是一个很突出的矛盾。我们按照ASTM E399—78金属材料平面应变断裂韧性试验方法，测定试验钢种的K_IC值。为了满足平面应变条件，并考虑尺寸因素的影响，试验采用2in三点弯曲试棒，结果列于表5。

表5 断裂韧性试验结果

①数据为J_IC换算值。