Page 37 - 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

作用一致。 （2）钢中过饱和碳元素几乎全部以碳化物的形
沉淀强化是指钢中微粒第二相对位错运动有 式析出，碳元素含量的增加对疲劳强度的强化机制
很好的钉扎作用，位错通过第二相会消耗能量。根 主要为固溶强化，沉淀强化的效果不明显。
据位错的作用过程，主要有切割机制（软粒子）和 （3）试验选取的钢中碳化物在基体中分布较均
绕过机制，在钢中主要为绕过机制。钢中的微粒第 匀，随着碳元素含量的增加，碳化物体积分数增加，
二相数量越多、尺寸越细、分布越弥散，粒子间距越 碳化物颗粒逐步粗化；试样表面几何缺陷或非金属
小，对位错运动的阻碍作用就越强，材料的强度就越 夹杂处萌生微裂纹，裂纹在条状物区域平稳扩展，最
大。高温回火析出的碳化物为微粒第二相，3个试样 终试样在快速剪切过程中迅速断裂。
的碳化物尺寸均大于300 nm，已超出沉淀强化效果 参考文献：
最强时碳化物与基体保持共格和半共格关系的尺寸
(5~15 nm)，碳化物作为第二相粒子，对材料产生的 [1] 李永平，康贺铭，李明凯，等. 基于均方误差修正的渗
沉淀强化效果不明显。 碳12CrNi3钢疲劳强度预测模型[J]. 材料科学与工艺，
2023，31(2)：60-68．
4 结论 [2] 苗德华，西田新一，服部信祐. 预应变对不同含碳量
（1）碳元素质量分数为0.2%，0.3%，0.4%，钢 钢材疲劳特性的影响[J]. 工程力学，2008，25(12)：147-152．
[3] 陶美娟. 材料质量检测与分析技术[M]. 北京：中国质
板的疲劳强度分别为409，426，434 MPa。碳元素含
检出版社，2018．
量与疲劳强度具有一定的正相关性。在低周疲劳范
[4] 李宏，薛亦渝，万仁芳. 珠光体含量对球墨铸铁疲劳性
围内，低应变区3种板材的疲劳寿命较为接近；在中 能的影响[J]. 机械工程材料，2000，24(6)：25-26．
高应变水平下，试样 2 的疲劳寿命比试样 1 延长了 [5] 崔玉珍. 渗碳层表面含碳量对20CrMnTi钢疲劳性能的
27%，试样3的疲劳寿命比试样1延长了21%。 影响[J]. 金属热处理，1986(5)：21-28.

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