Page 35 - 理化检验-物理分册2024年第十一期

郑 程，等：碳元素含量对钢锻件疲劳性能的影响

f i(i=1,2,3,…)，指定应力台阶Δσ，对最少的观测数 根据式（1），（2）可以获得试样 1，2，3 的疲劳
进行分组，最终获得疲劳强度。疲劳强度统计方法 强度分别为409，426，434 MPa，试样1，2，3的应力
如式（1），（2）所示。 和应变与疲劳寿命的关系如图3所示。由图3可知：
试样2较试样1的疲劳强度提高了17 MPa，占比为
（1）
4%，试样3较试样1的疲劳强度提高了25 MPa，占
比为6%；在lgN为4.5的高应力区，随着碳元素含量
（2）
的增加，3个试样的应力不断增大，分别为450，460，
i i BC -A 2 470 MPa；在lgN为5.2的中应力区，3个试样的疲劳
∑
式中： A= if ； C= ∑ i 2 ，其中B= 寿命最接近；在低应变区，相同应变水平下，3个试
f ； D=
i
i =1 i =1 C
样的疲劳寿命较接近；在中高应变区，相同应变水平
i
∑ if i （1.5%）下，试样2的疲劳寿命比试样1延长了27%，
2 （仅当D>0.3时才有效）； 为总样本的疲劳
i =1 试样3的疲劳寿命比试样1延长了21%。
强度； 为总样本疲劳强度的标准偏差； d为两个相
2.2 显微组织及SEM形貌
邻应力水平之差。
试样 1，2，3 的显微组织形貌如图 4 所示。由

3
2
图 3 试样 1，， 的应力和应变与疲劳寿命的关系

3
2
图 4 试样 1，， 的显微组织形貌
图4可知：试样1，2，3的组织均为回火索氏体。 面开始萌生，裂纹萌生位置为几何缺陷或者材料本
试样1，2，3中碳化物的SEM形貌如图5所示。 身含有的非金属夹杂处，裂纹萌生区比较光滑，且裂
由图5可知：碳化物在基体中的分布较为均匀，随着 纹呈辐射状扩展；裂纹不断扩展进入较为粗糙的条
碳含量的增加，碳化物体积分数增大，碳化物颗粒逐 状物区域，试样最终在快速剪切过程中迅速断裂；最
步粗化，尺寸为393~672 nm。 终断裂区损伤面非常粗糙，且有很多微裂纹、酒窝状
3个试样的断裂形式一致，其中试样1断口处的 以及蜂窝状组织出现，甚至还出现了明显的组织剥
SEM形貌如图6所示。由图6可知：裂纹从试样表 落现象。由于碳元素含量增加，材料的脆性增大，在

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