工程科学学报，第37卷，第12期：1581-1587,2015年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.12:1581-1587,December 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.12.008;http://journals..ustb.edu.cn 二次带状组织对低合金非调质钢疲劳性能的影响 廖庆亮”，程亚杰”，孙斌堂》，范光龙”，赵雷超”，李冰2》，张跃2)回 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:yuezhang(@usth.edu.cn 摘要采用应力比为0.1的轴向拉伸疲劳试验分别研究了低合金钢DG20M和35CrMo钢的疲劳性能与带状组织的关系 结果表明：带状组织对试验材料的轴向拉伸性能没有明显影响，对35CMo钢的轴向拉伸疲劳性能影响较小，但严重减弱 DG20M钢的轴向疲劳性能.带状组织对疲劳性能的影响主要是由于在高的疲劳拉应力下，带状组织引发疲劳微裂纹、微空 洞等疲劳损伤，导致疲劳裂纹萌生及扩展模式发生变化，从而影响疲劳性能 关键词低合金钢：带状组织：疲劳性能：拉伸疲劳试验 分类号TG142.12 Effect of secondary banded structure on the fatigue properties of non-quenched and tempered micro-alloyed steel LIAO Qing-liang",CHENG Ya-jie,SUN Bin-tang?,FAN Guang-ong,ZHAO Lei-chao,Li Bing,ZHANG Yue) 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory of New Metal Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:yuezhang@ustb.edu.cn ABSTRACT The effect of banded structure on the fatigue properties of DG20Mn and 35CrMo micro-alloyed steels was investigated by using axial tensile fatigue tests at a stress ratio of 0.1.The results show that secondary banded structure has no significant effect on the axial tensile properties of the tested steels and the axial tensile fatigue performance of 35CrMo steel,but decreases the axial tensile fatigue performance of DG20Mn steel.Under the high cyclic tensile stress,multi-source damage cracks in the steels initiated by sec- ondary banded structure,which changes the fracture mode,is the major factor of the decrease in fatigue life of the steels. KEY WORDS low alloyed steels:banded structure:fatigue properties:tensile fatigue tests 利用中低碳非调质钢采用热加工方式生产的机械 来减轻或消除二次带状组织.二次带状组织会减弱 零件，往往造成沿加工方向分布的宏观流线及微观的 材料的强度、塑性和韧性，造成力学性能的各向异 二次带状组织Ⅲ.目前对二次带状组织的研究主要集 性.即当带状组织与受力方向垂直时，强度、塑性和 中在二次带状组织的成因及减轻或消除的措施以及对 冲击韧性严重下降；当带状组织与受力方向一致时， 强韧性的影响.二次带状组织的成因一般是由于树枝 拉伸强度等力学性能不会明显下降反而可能升 状结晶引起的合金元素偏析，引起A3温度的局部升 高.疲劳性能不同于静载力学性能，随着抗拉强 高或降低，导致珠光体在局部地区优先形成，最终表现 度升高，疲劳性能可能反而下降9.不同零件的服役 为二次带状组织.一般可以通过加大冷却速度抑制碳 条件不同，往往不能单纯考虑许用强度，对于承受循 的扩散、通过热处理工艺或加强碳化物元素细化晶粒、 环载荷的零件应当采用疲劳强度代替许用强度o 升高A3和降低A3温度的合金元素搭配使用等措施 目前对钢疲劳性能的研究主要集中在疲劳断裂机理 收稿日期：201505-28 基金项目：新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-120777)工程科学学报，第 37 卷，第 12 期: 1581--1587，2015 年 12 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 12: 1581--1587，December 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 12． 008; http: / /journals． ustb． edu． cn 二次带状组织对低合金非调质钢疲劳性能的影响 廖庆亮1) ，程亚杰1) ，孙斌堂2) ，范光龙1) ，赵雷超1) ，李 冰2) ，张 跃1，2)  1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 100083  通信作者，E-mail: yuezhang@ ustb． edu． cn 摘 要 采用应力比为 0. 1 的轴向拉伸疲劳试验分别研究了低合金钢 DG20Mn 和 35CrMo 钢的疲劳性能与带状组织的关系． 结果表明: 带状组织对试验材料的轴向拉伸性能没有明显影响，对 35CrMo 钢的轴向拉伸疲劳性能影响较小，但严重减弱 DG20Mn 钢的轴向疲劳性能． 带状组织对疲劳性能的影响主要是由于在高的疲劳拉应力下，带状组织引发疲劳微裂纹、微空 洞等疲劳损伤，导致疲劳裂纹萌生及扩展模式发生变化，从而影响疲劳性能． 关键词 低合金钢; 带状组织; 疲劳性能; 拉伸疲劳试验 分类号 TG142. 12 Effect of secondary banded structure on the fatigue properties of non-quenched and tempered micro-alloyed steel LIAO Qing-liang1) ，CHENG Ya-jie1) ，SUN Bin-tang2) ，FAN Guang-long1) ，ZHAO Lei-chao1) ，Li Bing2) ，ZHANG Yue1，2)  1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) State Key Laboratory of New Metal Materials，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: yuezhang@ ustb． edu． cn ABSTＲACT The effect of banded structure on the fatigue properties of DG20Mn and 35CrMo micro-alloyed steels was investigated by using axial tensile fatigue tests at a stress ratio of 0. 1． The results show that secondary banded structure has no significant effect on the axial tensile properties of the tested steels and the axial tensile fatigue performance of 35CrMo steel，but decreases the axial tensile fatigue performance of DG20Mn steel． Under the high cyclic tensile stress，multi-source damage cracks in the steels initiated by sec￾ondary banded structure，which changes the fracture mode，is the major factor of the decrease in fatigue life of the steels． KEY WOＲDS low alloyed steels; banded structure; fatigue properties; tensile fatigue tests 收稿日期: 2015--05--28 基金项目: 新世纪优秀人才支持计划资助项目( NCET--12--0777) 利用中低碳非调质钢采用热加工方式生产的机械 零件，往往造成沿加工方向分布的宏观流线及微观的 二次带状组织［1］． 目前对二次带状组织的研究主要集 中在二次带状组织的成因及减轻或消除的措施以及对 强韧性的影响． 二次带状组织的成因一般是由于树枝 状结晶引起的合金元素偏析，引起 A3 温度的局部升 高或降低，导致珠光体在局部地区优先形成，最终表现 为二次带状组织． 一般可以通过加大冷却速度抑制碳 的扩散、通过热处理工艺或加强碳化物元素细化晶粒、 升高 A3 和降低 A3 温度的合金元素搭配使用等措施 来减轻或消除二次带状组织． 二次带状组织会减弱 材料的强 度、塑 性 和 韧 性，造 成 力 学 性 能 的 各 向 异 性． 即当带状组织与受力方向垂直时，强度、塑性和 冲击韧性严重下降; 当带状组织与受力方向一致时， 拉伸强 度 等 力 学 性 能 不 会 明 显 下 降 反 而 可 能 升 高［1--8］． 疲劳性能不同于静载力学性能，随着抗拉强 度升高，疲劳性能可能反而下降［9］． 不同零件的服役 条件不同，往往不能单纯考虑许用强度，对于承受循 环载荷的零件应当采用疲劳强度代替许用强度［9--10］． 目前对钢疲劳性能的研究主要集中在疲劳断裂机理