带有脱碳层的试样疲劳试验

试验用钢为大冶钢厂生产的Φ110mm20SiMn2MoVA圆钢，改锻成15mm×28mm×120mm毛坯，然后加工成三点弯曲疲劳试样。试验用钢的化学成分列于表1。试样尺寸如图4所示。

图4 旋转弯曲疲劳试样

表1 试验用钢化学成分

加工好的试样，先进行表面脱碳处理：在1200℃（相当于吊环始锻温度）加热后，打开炉门氧化70分钟。脱碳处理后，于930℃保温1.5h正火，900℃保温1h淬油，200℃回火5h。脱碳层硬度分布如图5所示，其金相组织如图6所示。

图5 试样表面脱碳层硬度分布

图6 试样表面脱碳层组织（100×）

取一组试样进行喷丸处理。采用气动式喷丸机，喷丸工艺参数见表2。在2903-X射线应力测定仪上测定试样表面残余应力。喷丸强度0.44f_Ⅱ的试样，其残余应力测定结果列于表3。(www.xing528.com)

表2 喷丸工艺参数

表3 试样表面残余应力

试验在国产PW3-10型高频疲劳试验机上进行。加载为二级制。先在P_max/P_min=3000kg/1000kg（相当于σ_max/σ_min=110.5kgf/mm²/36.8kgf/mm²）载荷下引发裂纹，测定无裂纹寿命N_i。裂纹萌生后，降载至P_max/P_min=2000kg/1000kg（σ_max/σ_min=78.6kgf/mm²/3.8kgf/mm²），测定裂纹扩展速率da/dN。裂纹监测则用30×读数显微镜，取裂纹扩展0.2mm时的应力循环周次作为条件无裂纹寿命N_i。其试验结果列于表4。da/dN数据处理按照Paris公式：da/dN=C（Δk）^m，结果如图7所示。

图7 在2000kg/100kg载荷下裂纹扩展速率

表4 疲劳无裂纹寿命N_i测定结果