热处理对提高疲劳强度与修复疲劳裂纹的影响
2014-03-30董炎锋付广柱
热处理技术与装备 2014年6期
付 杰,董炎锋,付广柱
(中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221000)
零部件的疲劳问题一直以来都是受到重视的问题,有数据表明零部件的失效绝大多数是由于疲劳破坏引起的[1],而且疲劳破坏时零部件几乎无征兆,因此重大事故很容易在产生疲劳破坏时发生。热处理能够优化材料结构,使其疲劳强度提高,并且可以修复疲劳裂纹,从而可以提高零部件的使用寿命。针对零件越来越高的使用要求,通过热处理提高材料的疲劳强度更显重要。
1 材料疲劳裂纹的萌生
疲劳裂纹最先开始的地方称为疲劳源,疲劳源对于材料的微观结构组织很敏感,能在很小的尺度下萌生疲劳裂纹,一般在3~5个晶粒尺寸内[2]。零件的表面质量问题是主要的疲劳源,大部分的疲劳始于零件表面或者亚表面。模具在使用过程中如果能及时修复磨损表面,减小疲劳源,能有效提高模具的使用寿命[3]。晶体内部存在的大量位错和一些合金元素或杂质,晶界强度差异,这些因素都有可能导致疲劳裂纹萌生。研究表明,疲劳裂纹易发位置有:驻留滑移带(PSBs)、晶界、表面夹杂物或者第二相颗粒、空洞[2]。这些位置都与材料复杂多变的微观组织有关。如果在热处理后能够改善微观组织,那么就能在一定程度上提高材料的疲劳强度。
2 热处理对材料疲劳强度的影响
初始疲劳裂纹的产生是由材料的微观组织缺陷导致应力集中引起的。热处理是一种优化材料组织的方法,能在一定程度上提高材料的疲劳性能,提高产品的寿命。……
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