超高频强度钢的疲劳断裂行为J. Mater. Sci. Technol., Vol.24 No.5, 20081) 国家重点实验室的先进加工钢材和产品，北京100081,中国2) 国家工程研究中心，北京100081钢铁技术先进，中国3) ,燕山大学，秦皇岛，中国⑷对金属的中国社会，北京100711,中国疲劳断裂行为的超高强度钢与不同熔化过程，研究了夹杂物尺寸不同通过用在旋转弯曲疲劳机上多达107循环加载。
观察骨折面发射扫描电子显微镜(FESEM。
当它被发现时已经尺寸的夹杂物对疲劳行为未清除。
对钢在AISI 4340夹杂物尺寸小于5.5微米，所有的疲劳裂纹除的确做到了包含但不引发的地表和传统从标本的s - n曲线的存在。
对65Si2MnW在100和Aermet钢平均12.2和14.9米，疲劳裂纹在较低的夹杂物引发的s - n曲线应力幅值和逐步进行观测。
弯曲疲劳强度的s - n曲线显示一个不断下降和疲劳失效的大型氧化物夹杂源于对60Si2CrVA 钢平均夹杂物的尺寸44.4米。
在案件的内部骨折在周期超越约1X 10665Si2MnWI®60Si2CrVA钢、夹杂物sh-eye经常发现里面和颗粒状明亮的方面(GBF)进行了观察附近约夹杂。
GB尺寸的增加这个循环数的增加对失败的长寿命的政权。
结构应力强度因子的价值范围内裂纹萌生施工现场对GBI与Nf几乎不变，几乎是相等的表面夹杂物和内部包含在周期低于约1X 106。
既不sh-eye GBF也没有观察到100 Aermet钢在目前的研究中。
关键词:High-cycle超高强度钢疲劳，夹杂物s - n曲线，鱼眼骨折1、介绍High-cycle疲劳(HCF)失败是普通的实用的建筑工程项目的土石方作业。
因此，广泛的研究已进行多年了令人满意的理解和解决方案尚未达成。
众所周知，有一个很好的旋转弯曲疲劳强度之间的关系，如光滑的标本和抗拉强度、维氏硬度、高压、或低或中等强度。
对于低或中等强度钢如下(T w 心 0.5Rm (T w 心 1.6HV (1)在这种情况下，从疲劳裂纹倾向于表面，因此被称为表面的结构。
然而,在较高的拉伸强度范围或维氏硬度、线性相关性没发生，有了更多的散射或甚至星体疲劳强度值。
疲劳断裂的起源的高强度钢的表面并不总是，但经常还有一定距离尤其是forhigh-cycle 疲劳，因此被称为内部断裂。
断裂表面经常展现一个小光滑斑裂纹起源，这是通常的一个叫做“ sh-eye ”。
预防sh-eye肯定会提高骨折的疲劳性能的高强度钢。
高强度钢鱼眼骨折来源于内部缺陷，一般多夹杂物[1 - 4 、超高强度钢是一种构成的具有很高的强度和钢的韧性水平 [10 - 12],广泛应 用于生产特别是在太空中构件在焦化循环加载。
因此，需要注意了疲劳超高强度 钢的断裂行为。
在这个研究中，疲劳性能的两种超高强度钢 (AISI 4340和Aermet 100)，又有两个轮班替换超高强度钢的种类(60Si2CrVA 和65Si2MnWE 测定，通过 使用一个旋转两点弯曲疲劳机在高多达107周期循环政权。
疲劳裂纹萌生机制研 究。
2、 实验四种超高强度钢和弹簧钢的dierent 融化过程,因此dierent 夹杂物特性选取 研究。
四钢、Aermet 100是双重的真空熔化(真空+ VAR), AISI 4340是真空感应 融化跟随由电渣熔化(ESR),65Si2MnWE ■真空电弧炉溶化然后是电渣重熔型(融脱气(电弧炉+铅锌矿床+ VD)的过程。
所有的钢卷是商业性的热锻造或者是 18毫 米的滚卷。
钢退火柔软，然后加工成形状接近纳洛酮形状的标本和透射电镜(tem) 之前，抗拉强度是1835-1985兆帕的Rn 回火后，维氏596-632硬度高压是高压。
钢微观组织的四个情绪马氏体和少量残余奥氏体的保留。
在旋转的条纹二点弯曲疲劳试验中来观察几何形状和圆棒来评价试样疲劳 强度的尺寸，如图1所示： 图1尺寸图所有样品表面在轴向方向用 NAL 800号砂纸进行抛光。
疲劳试验被进行了多达 107次通过使用PQ1 - 6型条纹二点弯曲疲劳试验机设置旋转在 5000转/分在空 气中升温进行。
古雷疲劳强度是由楼梯至少六对方法，以提高旋转冷却器。
在fatigue-fractured 曲面的形态下观察到发射的扫描电子在骨折处与能量 7、8]，但是在某些情况下是微观缺陷被认为是主要因素sh-eye 控制的性能c的大小和数目上的杂质。
[4、5]。
特别是夹杂物缺陷尺寸和性能, 因此，许多的关注已经支付双方对最小化进行了分析色散原子x射线(EDAX识别其化学成分组成3、结果和讨论3.1 s - n 曲线和疲劳强度图2(a)-(d)显示s - n曲线进行的前期试验钢。
s - n曲线的数据中AISI4340 可以被解释成两条直线，像传统的s - n曲线。
地平线一塔尔线代表疲劳强度有107个周期。
然而，对于Aermet 100米和65Si2MnWE s - n曲线开始大幅回落在循环周期数超出了大约4X106和2X106有明显区别。
这种第二下降的s - n曲线特别是在high-cycle曲线ultrahigh-cycle 地区一直受到不少学者报道［13-15］。
然而，对于60Si2CrVA,其疲劳寿命继续下降和不存在明显的横向线存在,就像SUP12口SWOSC钢的勺［16］。
如上所述,夹杂物中有一个很重要的疲劳断裂的作用，和高强度钢可能存在一个临界体积，和夹杂物下面的疲劳断裂起源，但从标本的夹杂物表面或内部微观缺陷。
这一直被许多研究人员所关注。
用于表面疲劳断裂和强度满足方程(1)。
假设疲劳高强度钢的强度可以预测通过Murakami的参数模型［1至13条］: —% 兰C(HV + 120)/( ・［(1 一R)/2］a(2)—式中的R是应力比,这里R=-1; a =0.226+HVX 104 ; area :小缺陷或包裹体的投影面积的平方根，单位为微米；C为对缺陷或夹杂物的相关t响应的位置。
因此临界体积的球形夹杂物可以得到［18］:1 + Hv) ⑶对内部的覆盖面的C = 0.969Origin of fatigue cr^ckSolid • Internal inclusionOpen i' : Surface7001.CE+O4 1,0E+O51,0E+061BE+07I100r<b)10E+04 1.0E405 L0E+06 1.0E+072 - (C )1000 900(a )800 - 1000 -900 -Solid • Internna inclusionOpertC 1. SurfaceQi 1 OE+OB 1,0E+0fiOngin of fatigue cratK Solid • Intimal inclusionSolid ■ Surface inclusion Open Surface图 2(a)-(d)试验钢的 s - n 曲线，(a) AISI 4340, (b)Aermet 100 ,(c) 65Si2MnWE, (d) 60Si2CrVA1 ,OE+oe&508oa1.0E+05 1 GE+06 1.0E+07750< -------1 0E+(M对四个实验钢的于骨折表面夹杂物的来源和计算进行统计。
对AISI 4340，夹杂物的的最大值约5.5米，这相当接近© in,c曲线。
因此，几乎所有的疲劳断口表面矩阵及其引发的疲劳强度非常靠近表面疲劳强度，也就是说,满足Eq。
(1)及其疲劳极限仍然存在。
对于Aermet 100和65Si2MnW夹杂物的尺寸比© in,c的大100 米。
因此，大部分的疲劳断口引发的夹杂物在更低的应力幅值和在更长的生命地区。
这种内部裂缝发展第二个倾斜造成典型部分他们的疲劳s - n曲线及多元逐步限制消除。
对于60Si2CrVA，它有非凡的大型夹杂物；其结果是，所有的疲劳断口除了3个被引发的夹杂物外都是在较高和较低的应力幅值并无明显的水平的一部分可以从它的s - n曲线中得出。
根据本研究的结果不同钢铁生产过程形状大小的差异主要原因是四个钢疲劳行为的不同的。
我们最近的工作是关于四高强度钢在超高周期下夹杂物的大小的残缺状况。
由此产生的疲劳强度值有107个周期是还总结在表3。
AISI 4340不仅有最高的疲劳强度还有疲劳强度尽管具有最低的抗拉强度。
60Si2CrVA既具有最低的疲劳强度也有疲劳强度比虽然具有较高的抗拉强度。
对四个超高强度钢的疲劳强度进行了调查，只有AISI4340符合。
尽管Aermet 100具有较良好的展延性和韧性。
3.2 疲劳断裂表面在疲劳试验之后，用探讨骨折FESE起始地点来对断裂表面上的所有失败的标本进行仔细检查。
在图2所示,因为60Si2CrVA断裂起源，大多数都是内部或表面夹杂物在更高和更低的应力幅值；而在AISI 4340,所有的骨折标本来源除1 例外其它是表面。
对Aermet 100米和65Si2MnW起源，几乎是内部包裹体断裂在更低的应力幅值；其他的也几乎是表面上有更高的应力幅值。
这意味着，对夹杂物AISI 4340疲劳裂纹萌生并不是由计算机控制的包裹体起着控制作用相对于在其他的三钢。
在表4中，疲劳裂纹的投影面积包含有大小的平方根。
裂缝的起源以及夹杂物相对AI2O3(AI>Mg>Ca, AI2O3 MgOCaO),对65Si2 MnWE S和氧化铝夹杂物来说是不同的。
唯一的夹杂物在骨折起源是相当少的Al2O3在AISI 4340中。
对60Si2CrVA和65Si2 MnWE,经常在粗糙的邻近地区有针眼状的夹杂物在约 1 x 106周期以外(Figs.3 -5(a))。
这个粗糙的地区被命名为OD被Murakami,被Shiozawa命名为GBF被Tan aka命名为FCE本文所建立的是被称为GBF。
然而，确实存在，Aermet GBF 100周期可达1 x 107(图5(b))。
GBF大小的增加随疲劳寿命增加而增加。
然而，没有任何关联的夹杂物尺寸和疲劳寿命显示在图6。
图（3）图（4）1 .OE+05 1.0E+06 tOE+O7 t0E+08Numbar of cycles to failure, H.I eye F W o GBF • Inclusion 1 .QE+0410，门I一一一…. 一一______________ 一....... ...........1.0E+04 1,0E+05 1-0E+06 1,0E+07Number of cycles to failure, NJ eye图(6)实验数据Murakam解释了GBF勺形成，表明它是GB造成的氢脆化行为,如疲劳,加上含氢量高的原因导致内部缺陷，如夹杂物的钢铁生产过程中,而Sakai表明它是通过启蒙和聚引起的孔隙导致应力集中和夹杂物的不规则形状。