4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 4.1珠光体组织的疲劳强度 疲劳强度一抗拉强度 疲劳强度~层片间距 抗拉强度层片间距 9t4 383℃ 80 436: 5050 70 536℃ 5800 627℃ 图珠光体等 60 温形成温度 与疲劳强度 40 868G 的关条 10 105 10° 10 循环次数N
4 1珠光体组织的疲劳强度 4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 4.1 疲劳强度—抗拉强度 抗拉强度 层片间距 疲劳强度-层片间距 - 图 珠光体等 温形成温度 与疲劳强度 的关系
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 表共析钢的疲劳强度 钢种 显微组织 o。(kg/mm2) 0-1 (kg/mm2) 共析钢 片状珠光体 69 23.9 粒状珠光体 69 29.2 碳钢(0.7%C) 片状珠光体 94.5 37.8 素氏体 96.1 41.8 规律： [1]降低等湿形成温度可提高抗疲劳强度； [2]拉状珠光体组织具有更高的抗疲劳强度； [3]粒状珠光体组织中的裂纹扩展速度低于层片珠 光体组织
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 表 共析钢的疲劳强度 钢种 显微组织 b (kg/mm 2 ) -1 (kg/mm 2 ) 共析钢 片状珠光体 69 23 9 表 共析钢的疲劳强度 共析钢 片状珠光体 69 23.9 粒状珠光体 69 29.2 碳钢(0 7%C) (0.7%C) 片状珠光体 94 5. 37 8. 索氏体 96.1 41.8 规律： [1] 降低等温形成温度可提高抗疲劳强度； [2]粒状珠光体组织具有更高的抗疲劳强度； [ ] 3 ]粒状珠光体组织 中的裂纹扩展速度低于层片珠 光体组织
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 2珠光体组织疲劳断裂机理 疲劳裂纹扩展速率 裂纹扩展的变化规律符合Paris公式： da/dN=Cx(AK)m Ida/dN为裂纹的亚临界扩展速率(mm/次数)； la为裂纹长度； !N为循环次数； !△K为应力强度因子振幅一△K=Kmax-Kmin(kg/mm3/2) iC、m为材料常数
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 4 2. 珠光体组织疲劳断裂机理 疲劳裂纹扩展速率 裂纹扩展的变化规律符合P i ar s公式： da/dN=C ( K) m da/dN为裂纹的亚临界扩展速率(mm/次数)； a为 度 裂纹长 度； N为循环次数； K为应力强度因子振幅 K K Kmin(kg/mm3/2 K为应力强度因子振幅 — K= Kmax - Kmin(kg/mm ) 3/2 ) C、m为材料常数
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 00.640QT,中间峡口 108H8红，中间缺口 6M0Q红，单边缺口 ◆■？1080Q公，中间缺口 108HRT, 单边缺口。 41080红，单边缺口 1080QT o 640T, Q 10 10- NP/ep 10- NP/ep 19 2空吊 103 10- 10 109 08.10 3 40 810 20 30 0 △K(Mpa/mo.5) △K(Mpa/mo.5) 图回火Fe-C合全的疲劳裂纹扩展速率与△K的关条 (a)Fe-0.64%C,Fe-1.06%C(油谇+回大)；(b)Fe-1.08C%(热轧+回火)
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 图 回火Fe - C合金的疲劳裂纹扩展速率与 合金的疲劳裂纹扩展速率与 K的关系 (a)Fe-0.64%C, Fe-1.06%C(油淬+回火); (b) Fe-1.08C%(热轧+回火)
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 1疲劳断裂机理： i[1]珠光体晶团的切变形变断裂； 1[2]珠光体晶团的微孔萌生和长大； 1[3]在铁素体中裂纹尖端的塑性纯化复锐。 I I |疲劳断裂方式： 复合断裂一晶间断裂十穿晶断裂
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 疲劳断裂机理： [ 1 ] 珠光体晶团的切变形变断裂； [2] 珠光体晶团的微孔萌生和长大； [3]在铁素体中裂纹尖端的塑性钝化复锐 。 疲劳断裂方式： 复合断裂 —晶间断裂 +穿晶断裂
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 显微组织与裂纹扩展速率的关条 [1]脆性相的作用 B-1.08C抽萍同火 7 7e0.23C退火 D F4-0.45C退火 3府 9 20 0 60 80 F。-0,64C是火 脆性相体积(%) 4袖淬国火 A 图 指数m与FeC合金脆性相 20 4060 80 含量的关系 能性相体积(%) 口珠光体中的脆性相； 图4K≈10MPam时疲 ○粒状碳化物组织中的脆性相 劳裂纹扩展速率与FeC合金中 跪性相的体积分量之间的关系
显微组织与裂纹扩展速率的关系 4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 [1]脆性相的作用
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 [2]铁素体晶粒尺寸效应 一0.80送火 4F8-0,45C退火 。1005 50 。Fag-0.040 ●99.95%F。 10 2 2040 60 80100 铁素体晶粒直径（地） 图FC合金中铁素体晶粒 尺寸对疲劳裂纹扩腰速率的影响
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 [2]铁素体晶粒尺寸效应
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 [3]珠光体晶团作用 一阻碍裂纹的扩展 一珠光体晶团数增加，疲劳强度增加 一粒状珠光体的裂纹扩展机制与片状珠光体不同 前者为条纹机制，后者为微孔萌生长大机制
4.珠光体组织的疲劳强度及疲劳机理 [3]珠光体晶团作用 —阻碍裂纹的扩展 —珠光体晶团数增加，疲劳强度增加 —粒状珠光体的裂纹扩展机制与片状珠光体不同 前者为条纹机制，后者为微孔萌生长大机制
5.珠光体组织调控与强韧化 300 250- 200- Steels 150- 100- Ni alloys Ti alloys Cu 50- alloys Engineering polymeric composites AL alloys Polymers Mg alloys Carbon fibers Ceramics 0 100 200 300 400 1000 2000 Strength-to-weight ratio (MPa cm3 g-1) Lu K.The Future of Metals,Science,328,319(2010)
5. 珠光体组织调控与强韧化 Lu K. The Future of Metals, Science, 328, 319 (2010)
5.珠光体组织调控与强韧化 材料强韧化 珠光体组织调控 成份设计与工艺设计
5. 珠光体组织调控与强韧化 材料强韧化 珠光体组织调控 成份设计与工艺设计