通过对试样断口的观察、断裂力学分析以及FRASTA仿真的方法,研究了GCr15钢在旋转弯曲加载下超长寿命疲劳破坏的机理,阐述了其内部裂纹萌生和扩展的力学条件,建立了颗粒状白色区域(GBF)的形成机理模型.结果表明:GCr15钢的内部破坏是由材料内部的非金属夹杂物引起的,并且在夹杂物的周围伴有GBF的形成,整个内部裂纹具有典型的“鱼眼”形貌特征;内部起裂是超长寿命疲劳破坏的典型特征.GBF的应力强度因子幅值ΔKGBF(4～6 MPa·m1/2)是控制内部裂纹扩展的临界参数,并且其形成过程占据了超长寿命疲劳过程的绝大部分.
所属栏目
材料性能及其应用国家“973”计划资助项目(2007CB714705)
收稿日期
2008/5/162009/2/4
作者单位
李伟:北京交通大学机械与电子控制工程学院, 北京 100044
李强:北京交通大学机械与电子控制工程学院, 北京 100044
鲁连涛:西南交通大学牵引动力国家重点实验室, 四川 成都 610031
王平:山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266001
备注
李伟(1979-),男,山东潍坊人,博士研究生.
引用该论文:
LI Wei,LI Qiang,LU Lian-tao,WANG Ping.Fracture Mechanism of GCr15 Steel in Very High Cycle Fatigue[J].Materials for mechancial engineering,2009,33(5):37～40
李伟,李强,鲁连涛,王平.GCr15钢超长寿命疲劳破坏的机理[J].机械工程材料,2009,33(5):37～40
被引情况:
【1】
柴泽,巴发海, "GCr15轴承钢中碳化物的定量分析",机械工程材料
39, 42-45(2015)
参考文献
【1】
KUROSHIMA Y,SAITO Y,SHIMIZU M.Relationship between fatigue crack propagation origination at inclusion and fracture-mode transition of high-strength steel[J].Transactions of the JSME,1994,60:2710-2715.
【2】
NAKAMURA T,KANEKO M,TANABE T.Cause of the second drop of the S-N diagram of ADI after leveling off[J].Transactions of the JSME,1995,61:441-446.
【3】
NAITO T,UEDA H,KIKUCHI M.Observation of fatigue fracture surface of carburized steel[J].Journal of the Society of Material Science,1983,32:1162-1166.
【4】
MASUDA C,ISII A,NISHIJIAMA S.Heat-to-heat variation in fatigue strength of SCr420 carburized steel[J].Transactions of the JSME,1985,51:847-852.
【5】
EMURA H,ASAMI K.Fatigue strength characteristics of high strength steel[J].Transactions of the JSME,1989,55:45-50.
【6】
MURAKAMI Y,YOKOYAMA N,NAGATA J.Mechanism of fatigue failure in ultra long life region[J].Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures,2002,25(8/9):735-746.
【7】
SHIOZAWA K,LU L T,ISHIHARA S.S-N curve characteristics and subsurface crack initiation behavior in ultra long life fatigue of a high carbon-chromium bearing steel[J].Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures,2001,24(12):781-790.
【8】
SAKAI T,SATO Y,OGUMA N.Characteristic S-N properties of high-carbon-chromium-bearing steel under axial loading in long-life fatigue[J].Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures,2002,25(8/9):765-773.
【9】
SHIOZAWA K,MORII Y,NISHINO S.A study of subsurface crack initiation and propagation mechanism of high strength steel by fracture surface topographic analysis[J].Material Science,2003,52(11):1311-1317.
【10】
MURAKAMI Y,ENDO M.Effects of defects,inclusions and inhomogeneities on fatigue strength[J].International Journal of Fatigue,1994,16(3):163-182.
【11】
KOBAYASHI T,GIOVANOLA J H.Crack opening profile observation for dynamic cleavage crack propagation and arrest[J].Journal of the Mechanics and Physics of Solids,1989,37(6):759-777.
