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喷丸处理对脱碳层试样和机件疲劳性能的影响

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:实物吊环疲劳试验结果表明,喷丸强化用于吊环这样一类在锻造毛坯状态使用的机件,有十分显著的效果。一般脱碳层的强度大大低于工件心部强度,而表层一般应力又最大。因此,带有脱碳层的机件的疲劳无裂纹寿命极短,或等于零。经过喷丸处理后,一方面使脱碳层发生形变强化,同时还在试样或机件表面造成残余压应力,故而在施加外载荷前,脱碳层已经存在了压应力场。试样或吊环实物疲劳试验结果,与残余应力水平是相对应的。

喷丸处理对脱碳层试样和机件疲劳性能的影响

实物吊环疲劳试验结果表明,喷丸强化用于吊环这样一类在锻造毛坯状态使用的机件,有十分显著的效果。吊环疲劳寿命至少提高三倍以上(表6)。带有脱碳层的试样的疲劳无裂纹寿命在喷丸后提高1.5倍左右(表5);在裂纹扩展初期,还显著地降低了疲劳裂纹扩展速率(图5)。

一般脱碳层的强度大大低于工件心部强度,而表层一般应力又最大。往往一经受力,脱碳层即出现裂纹,即使不马上产生裂纹,只需经过很少周次的交变应力,裂纹就会形成。因此,带有脱碳层的机件的疲劳无裂纹寿命极短,或等于零。经过喷丸处理后,一方面使脱碳层发生形变强化,同时还在试样或机件表面造成残余压应力,故而在施加外载荷前,脱碳层已经存在了压应力场。这个压应力场与外加交变应力中的瞬时拉应力场相互作用后脱碳层实际承受的拉应力场会得到一定程度下降,即使脱碳层已经存在小裂纹,只要裂纹深度不超过喷丸强化时形成的残余压应力分布深度,裂纹尖端的有效应力强度因子ΔK便会相应减小。(www.xing528.com)

作用于裂纹尖端的ΔK愈小,扩展速率愈低。而且在裂纹尖端残余压应力影响下,有可能使ΔK接近或低于钢材本身的界限应力强度因子ΔKth,使裂纹扩展极慢或完全停止,大大延长了机件的疲劳寿命。试样或吊环实物疲劳试验结果,与残余应力水平是相对应的。

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