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基体表面异质材料滚动接触疲劳性能与失效机理的研究进展

林丽 , 李国禄 , 王海斗 , 康嘉杰

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.021

滚动接触疲劳性能是评价膜层性能的重要指标之一。影响零件滚动接触疲劳性能的因素主要分为膜层自身结构完整性和服役条件两大类。膜层自身结构完整性又受制于涂覆工艺、材料体系、后处理方式等因素。在服役工况确定的情况下,膜层自身结构完整性对零件的接触疲劳性能起决定性的作用。不同的涂覆工艺、材料体系、后处理方式对零件的滚动接触疲劳性能及失效机理的影响不尽相同。本文综述了涂覆工艺、材料体系、后处理方式对基体表面异质材料滚动接触疲劳性能与失效机理的影响,发现对滚动疲劳失效机理也存在作用。最后,总结了目前关于膜层滚动接触疲劳研究中存在的问题,探讨了解决问题的方法,以期为基体表面膜层的接触疲劳寿命预测奠定良好的基础。

关键词: 滚动接触疲劳 , 涂覆工艺 , 材料体系 , 后处理工艺

氮碳共渗45钢的滚动接触疲劳失效机理

王军威 , 李国禄 , 王海斗 , 徐滨士 , 康嘉杰

材料热处理学报

利用盐浴氮碳共渗对45钢进行表面改性,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和光学显微镜(OM)等测试手段对改性层的显微结构和组织性能进行了表征。基于球盘式接触疲劳试验机研究了改性层在不同状态下的接触疲劳性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)对失效形貌进行了分析。结果表明:45钢氮碳共渗改性层的疲劳裂纹萌生于表面和次表面,失效形式以剥落和表面磨损为主;疏松的白亮层降低了改性层的抗接触疲劳性能,扩散层上保留的5~8μm致密白亮层能有效提高改性层的抗接触疲劳性能。

关键词: 氮碳共渗,45钢 , 滚动接触疲劳 , 硬度 , 失效机理

钢轨钢的滚动接触疲劳

陈颜堂 , 刘东雨 , 方鸿生 , 白秉哲

钢铁研究学报

钢轨钢的接触疲劳一直为铁路运输部门和研究机构所重视.轮-轨经过长时间滚动接触会导致轨面剥落,产生疲劳.本文综述了钢轨钢的滚动接触疲劳特征及其成因,探讨了提高钢轨钢接触疲劳寿命的途径.

关键词: 钢轨钢 , 滚动接触疲劳

中碳贝氏体支承辊钢低应力牵引滚动接触下的疲劳短裂纹行为

窦鹏 , 李友国 , 梁开明

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2005.02.006

研究了中碳贝氏体支承辊钢在低应力、水润滑和牵引滚动条件下的接触疲劳裂纹萌生与扩展特征,发现了表面起源的垂直短裂纹和棘齿短裂纹.疲劳104cyc时,垂直短裂纹就在接触表面大量出现,且在萌生后立即进行高速初始扩展,其后绝大多数停止长大;棘齿短裂纹出现较晚.两种短裂纹长大到一定深度时均停止扩展.在疲劳失效寿命的70%-80%时,垂直短裂纹恢复扩展,并随即加速长大.几乎同时,两种短裂纹在亚表层以转折的方式重新扩展.在表面损伤出现之前,两种短裂纹的萌生和扩展行为始终局限在近表面薄层内.

关键词: 滚动接触疲劳 , 垂直短裂纹 , 棘齿短裂纹 , 中碳贝氏体支承辊钢

一种超高碳钢的滚动接触疲劳研究

刘宏基 , 孙俊杰 , 江涛 , 郭生武 , 柳永宁 , 林鑫

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00260

研究了一种C含量为1.29%(质量分数)的超高碳钢在最大Hertzian应力4400 MPa,良好润滑条件下的滚动接触疲劳行为,同时测试了传统GCr15和SKF3高碳铬轴承钢的滚动接触疲劳寿命以作为对比.结果表明,相同条件下,超高碳钢的额定寿命(L10寿命)分别是GCr15钢和SKF3钢的2.14和1.81倍.超高碳钢的原奥氏体平均晶粒尺寸为6.91μm,仅约为GCr15和SKF3钢的一半.同时,淬回火态超高碳钢的硬度为64.5 HRC,高于GCr15和SKF3钢.

关键词: 超高碳钢 , 滚动接触疲劳 , GCr15钢 , SKF3钢

基于统计学方法的热喷涂层滚动接触疲劳寿命研究现状?

马润波 , 董丽虹 , 王海斗 , 邢志国

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.21.013

热喷涂层是对可再制造零件进行修复,并恢复其性能的一种重要手段。通过热喷涂技术获取的再制造零件,其表面接触疲劳主要表现为热喷涂层的滚动接触疲劳问题。目前,依据统计学方法常被用于热喷涂层滚动接触疲劳寿命研究的模型主要有:Weibull模型、疲劳曲线模型、理论预测模型和回归分析模型。从统计学理论及应用的角度出发,总结了各种方法研究和应用现状,对基于统计学方法提高热喷涂层滚动接触疲劳寿命预测的精确度和可靠性进行了展望。

关键词: 统计学方法 , 热喷涂层 , 滚动接触疲劳 , 寿命预测

U75V钢轨鱼鳞伤及剥离掉块缺陷分析

寇沙沙 , 梁正伟 , 刘莉 , 李智丽 , 张娜

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2016.04.029

针对U75V钢轨在曲线段使用一段时间后发生鱼鳞伤损及剥离掉块缺陷的情况,对其进行化学成分、力学性能、金相和扫描电镜检测分析.结果表明,伤损与钢轨的性能质量无关,鱼鳞伤及剥离掉块是轮轨受较大接触应力下产生的滚动接触疲劳损伤.通过优化轮轨型面、设置欠超高、及时打磨和涂油、合理选轨等措施可以减少滚动接触疲劳损伤的产生.

关键词: 钢轨 , 剥离掉块 , 滚动接触疲劳 , 金属流变

中碳贝氏体支承辊钢低应力牵引滚动接触下的疲劳短裂纹行为

窦鹏 , 李友国 , 梁开明

金属学报

研究了中碳贝氏体支承辊钢在低应力、水润滑和牵引滚动条件下的接触疲劳裂纹萌 生与扩展特征, 发现了表面起源的垂直短裂纹和棘齿短裂纹. 疲劳104 cyc时, 垂直短裂纹就在接触表面大量出现, 且在萌生后立即进行高速初 始扩展, 其后绝大多数停止长大; 棘齿短裂纹出现较晚. 两种短裂纹长大到一定深度时均停止扩展. 在疲劳失效寿命的70\%---80\%时, 垂直短裂纹恢复扩展, 并随即加速长大. 几乎同时, 两种短裂纹 在亚表层以转折的方式重新扩展. 在表面损伤出现之前, 两种短裂纹的萌生 和扩展行为始终局限在近表面薄层内.

关键词: 滚动接触疲劳 , null , null

50 kg/m钢轨踏面掉块缺陷分析

任安超 , 周桂峰 , 吉玉 , 张友登 , 朱敏 , 罗德信

钢铁

50 kg/m钢轨在使用一段时间后踏面出现掉块缺陷.采用光学显微镜、图像仪和低倍检验等方法对钢轨踏面掉块缺陷产生的机理进行了分析和研究.结果表明,掉块缺陷的形成是由于钢轨滚动接触疲劳伤损所致.改善轮轨接触方式,减少钢轨踏面的轮轨接触应力,可以减缓曲线钢轨踏面压溃、剥离裂纹和浅层状剥离掉块伤损的出现,通过对钢轨进行及时的预防性打磨,是预防和减轻滚动接触疲劳伤损的最有效方法.

关键词: 钢轨 , 掉块 , 滚动接触疲劳

Cr4Mo4V钢表面预制缺陷对滚动接触疲劳性能的影响

李锦峰 , 赵红平 , 施惠基 , 冯西桥

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2005.06.002

用推力片实验研究了表面预制缺陷对Cr4Mo4V高温轴承钢滚动接触疲劳性能的影响.应用洛氏硬度计和维氏硬度计预制不同形状、不同大小的表面缺陷,通过扫描电镜记录滚动疲劳裂纹的萌生、发展乃至试样失效的全过程.结果表明,表面预制缺陷对Cr4Mo4V钢滚动接触疲劳性能有很大的影响.不同形状的预制缺陷对疲劳性能有不同的影响,且疲劳性能有明显的缺陷尺寸效应.

关键词: Cr4Mo4V , 滚动接触疲劳 , 表面预制缺陷

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