外文題名:The study on mechanism and technology to recover fatigue damage in 45 steel and 40Cr steel
論文作者:郭廷良著
導(dǎo)師:王德俊,楊化仁教授指導(dǎo)
學(xué)科專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)與理論
副題名
外文題名
The study on mechanism and technology to recover fatigue damage in 45 steel and 40Cr steel
論文作者
郭廷良著
導(dǎo)師
王德俊,楊化仁教授指導(dǎo)
學(xué)科專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)與理論
學(xué)位級(jí)別
d 2001n
學(xué)位授予單位
東北大學(xué)
學(xué)位授予時(shí)間
2001
關(guān)鍵詞
金屬材料 疲勞損傷 熱處理 鋼
館藏號(hào)
唯一標(biāo)識(shí)符
108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002180959
館藏目錄
BSLW 2003 TG142 3\ \
45鋼是最常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,40Cr是合金結(jié)構(gòu)鋼,前者可用于大多數(shù)一般要求的機(jī)械零件,后者也是應(yīng)用較多的材料,但是后者的綜合機(jī)械性能要比45號(hào)鋼好得多。二者的價(jià)格比,約是1:1.7左右。價(jià)格只供參...
45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理。40Cr是我國GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào),40Cr鋼是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能,...
40Cr類似哪種材質(zhì)40Cr相當(dāng)于什么鋼材
我國GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)是40Cr、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)材料編號(hào)1.17035/1.7045、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4/42Gr4、英國EN標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)18、英國BS標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)41Cr4、法國AFNOR標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)42...
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45鋼與 40Cr、40CrMo有的區(qū)別 45 鋼的標(biāo)準(zhǔn)讀法應(yīng)該叫 “四五鋼 ”,而不是四十五號(hào)鋼。 40Cr 這種材料的含碳量為 0.37%~0.44%,比 45鋼(0.42%~0.50%)略低,Si、Mn 的含量相當(dāng), 含 Cr0.80%~1.10%。 在熱軋供貨的情況下,這 1%的 Cr 基本不起作用,它倆的力學(xué)性能大體相當(dāng)。由于 40Cr的價(jià)格比 45鋼貴一半左右, 所以出于經(jīng)濟(jì)性的考慮能用 45 鋼的就不用 40Cr。 平常分類 45鋼屬于 GB699“(優(yōu)質(zhì))碳素結(jié)構(gòu)鋼 ”,40Cr屬于 GB3077“合金結(jié)構(gòu)鋼 ”。區(qū)別就在于熱處理以后。 Cr 在 熱處理中的主要作用是提高鋼的淬透性。由于淬透性提高,淬火(或調(diào)質(zhì))處理后 40Cr 的強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性等 機(jī)械性能也明顯比 45鋼高,但也是由于淬透性強(qiáng),在淬火時(shí) 40Cr 的內(nèi)應(yīng)力也就比 45 鋼大,同樣的條件下 40Cr
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45鋼與 40Cr、40CrMo 有的區(qū)別 45 鋼的標(biāo)準(zhǔn)讀法應(yīng)該叫 “四五鋼 ”,而不是四十五號(hào)鋼。 40Cr這種材料的含碳量為 %~%,比 45 鋼(%~%)略低, Si、Mn 的含量相當(dāng),含 %~%。 在熱軋供貨的情況下,這 1%的 Cr基本不起作用,它倆的力學(xué)性能大體相當(dāng)。由于 40Cr的價(jià)格比 45鋼貴一半左右, 所以出于經(jīng)濟(jì)性的考慮能用 45 鋼的就不用 40Cr。 平常分類 45 鋼屬于 GB699“(優(yōu)質(zhì))碳素結(jié)構(gòu)鋼 ”,40Cr 屬于 GB3077“合金結(jié)構(gòu)鋼 ”。區(qū)別就在于熱處理以后。 Cr 在 熱處理中的主要作用是提高鋼的淬透性。由于淬透性提高,淬火(或調(diào)質(zhì))處理后 40Cr的強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性等 機(jī)械性能也明顯比 45鋼高,但也是由于淬透性強(qiáng), 在淬火時(shí) 40Cr的內(nèi)應(yīng)力也就比 45 鋼大,同樣的條件下 40Cr材料 的工件開裂傾向也就比 45鋼材料的工件大。 因
疲勞是零件由于循環(huán)載荷引起的局部損傷的過程,是一個(gè)由包括零件裂紋萌生、擴(kuò)展和最終斷裂等組成的累積過程所導(dǎo)致產(chǎn)生的綜合結(jié)果。在循環(huán)加載期間,在最高應(yīng)力區(qū)域發(fā)生局部塑性變形,這種塑性變形引起零件的永久損傷和裂紋擴(kuò)展。隨著零件所承受的加載循環(huán)次數(shù)不斷增加,裂紋長度(損傷)隨之增加。在達(dá)到一定循環(huán)次數(shù)之后,裂紋將導(dǎo)致零件失效(斷裂)。
通常,疲勞過程可以觀察到裂紋成核、微觀裂紋擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展和最終斷裂四階段。
裂紋在接近高應(yīng)力集中的局部剪切面上開裂,如穩(wěn)定滑移帶、夾雜物、疏松或晶粒不連續(xù)分布等,局部剪切面通常發(fā)生在晶粒表面或邊界之內(nèi)。在這一階段,裂紋成核是疲勞過程的第一步。一旦裂紋成核并且持續(xù)施加循環(huán)載荷,裂紋就會(huì)沿著最大切應(yīng)力面并通過晶粒邊界擴(kuò)展。
在工程應(yīng)用中,將零件在裂紋成核和微觀裂紋擴(kuò)展期間的壽命長度稱為裂紋萌生階段,而將零件在宏觀裂紋擴(kuò)展期間的壽命長度稱為裂紋擴(kuò)展階段。通常,對(duì)從萌生到擴(kuò)展的過渡階段無法做出精確的定義。鋼制零件的裂紋萌生階段一般占其疲勞壽命的大部分,特別是在高周疲勞狀態(tài)下(約大于10000次循環(huán))。在低周疲勞狀態(tài)下(約小于10000次循環(huán)),疲勞壽命的大部分時(shí)間耗費(fèi)在裂紋擴(kuò)展。
一旦裂紋形成或者發(fā)生完全失效,就可以檢查到疲勞失效的表面。彎曲或軸向疲勞失效通常會(huì)留下蛤殼狀或海灘狀斑紋,這些斑紋的名稱源自斷裂表面的形貌特征。裂紋成核區(qū)域位于殼的中央,裂紋像是從裂紋成核所在區(qū)域擴(kuò)展開來的樣子,通常呈輻射狀,留下一個(gè)半橢圓形的圖案。在某些情況下,通過檢測(cè)裂紋部位所遺留海灘斑紋的尺寸和位置,可以識(shí)別裂紋擴(kuò)展開始或者結(jié)束的不同階段。海灘斑紋的線條呈條紋狀與樹干橫斷面的年輪線相似。這些條紋狀呈現(xiàn)出在一個(gè)加載循環(huán)期間裂紋擴(kuò)展的范圍。與樹類似,樹每年長一圈,而疲勞損傷則在每個(gè)加載循環(huán)產(chǎn)生一個(gè)圈。在發(fā)生疲勞失效時(shí),會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最終的剪切裂痕,這是材料在失效之前對(duì)載荷的最后一點(diǎn)支撐。切變裂痕的尺寸取決于加載的類型、材料和其他條件。
所謂結(jié)構(gòu)疲勞損傷,是指由于重復(fù)荷載作用而引起的結(jié)構(gòu)材料性能衰減的過程,也就是通常所說的疲勞裂紋的發(fā)生、發(fā)展、形成宏觀裂紋、發(fā)生破壞的全過程。疲勞損傷與普通損傷的最大區(qū)別在于隨著荷載循環(huán)次數(shù)的增加,疲勞中的損傷存在一個(gè)累積的過程。
疲勞損傷(Fatigue Damage,F(xiàn)D)是由于循環(huán)載荷引起的裂紋起始及其持續(xù)擴(kuò)展,這種損傷是一個(gè)累積的過程。
以飛機(jī)為例,與飛機(jī)的使用情況(飛行小時(shí)或起落次數(shù))有關(guān)。必須制訂一個(gè)檢查要求,以保證在由于某種疲勞損傷造成任何飛機(jī)的剩余強(qiáng)度低于允許水平之前,提供探測(cè)疲勞損傷的最大可能性。
疲勞損傷評(píng)定應(yīng)考慮:
(1)適用的剩余強(qiáng)度,包括多部位疲勞損傷的影響。
(2)適用的裂紋擴(kuò)展率,包括多部位或多元件疲勞損傷的影響。
(3)與疲勞損傷擴(kuò)展間隔相關(guān)的損傷檢測(cè)期。疲勞損傷擴(kuò)展間隔是從首次檢測(cè)時(shí)間(門檻值)到所規(guī)定極限尺寸(臨界的)之間的間隔。損傷檢測(cè)期隨著所應(yīng)用的檢查方法及檢測(cè)概率而變化,并受結(jié)構(gòu)部件或工藝的影響(如密封膠遮蓋住損傷部位)。
(4)檢查方法的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
(5)適用的檢查等級(jí)和方法(如目視、無損檢測(cè)),方位(如外部、內(nèi)部檢查)及重復(fù)檢查問隔。