李永德,张莉莉,张　冲,贺莹莹

(1 河北工程大学 装备制造学院，河北 邯郸 056038;2 达力普石油专用管有限公司 技术中心，河北 沧州 061000;3 山东省分析测试中心，济南 250014;4 江苏省(沙钢)钢铁研究院，江苏 张家港 215625)



SUJ2轴承钢超长寿命疲劳行为研究

李永德1,2,张莉莉1,张冲3,贺莹莹4

(1 河北工程大学 装备制造学院，河北 邯郸 056038;2 达力普石油专用管有限公司 技术中心，河北 沧州 061000;3 山东省分析测试中心，济南 250014;4 江苏省(沙钢)钢铁研究院，江苏 张家港 215625)

超长寿命疲劳；夹杂物；GBF相对尺寸；裂纹扩展

随着工业技术的发展，在飞行器、高速列车、汽车、发动机、海洋结构、MEMS以及生物医学等许多工程应用中，材料和结构经常面临着高频低幅载荷，承受重复载荷次数可高达千兆周次，因此对构件的疲劳设计寿命要求通常达到108周次以上，有的甚至达到1011周次[1-7]。美国空军“发动机结构完整性大纲(Engine Structural Integrity Program，ENSIP)”已经增加了条例，规定“发动机部件超高周疲劳寿命应达到109周次”[8]。因此，有必要对材料在108～1011周次之间的疲劳行为和疲劳机理进行系统的研究，并以此作为这一阶段疲劳安全设计的依据。通常，将循环周次超过107周次的疲劳行为称为超长寿命疲劳(Ultra-Long Life Fatigue,ULF)[9]，也称为超高周疲劳(Very High Cycle Fatigue,VHCF)[10]、千兆周疲劳(Gigacycle Fatigue,GCF)[5]或超高周疲劳(Ultra High Cycle Fatigue,UHCF)[11]。

对于高强钢的超长寿命疲劳，裂纹通常从内部非金属夹杂物处萌生，断口宏观形貌表现为典型的“鱼眼”状。对于具有较长寿命的样品 (≥106周次)，在“鱼眼”内部存在一个特殊形貌区域，Murakami等[12]称之为光学暗区(Optically Dark Area,ODA)；Shiozawa等[13]称之为颗粒状亮面(Granular Bright Facet,GBF)，其他学者对这一区域也有其他不同命名[14-16]。……