残余应力对U75V重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响.pdf

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1、第４２卷第６期Ｖｏｌ畅４２Ｎｏ畅６２０１７年６月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＪｕｎｅ２０１７残余应力对U75V重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响王慧军，陈林，郭飞翔，陈昆宇，宿皓，刘志敏（内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头０１４０１０）摘要：通过残余应力测试仪Ｓｔｒｅｓｓ３０００测试了不同工艺处理Ｕ７５Ｖ重轨钢表面残余应力，利用ＳｉｎｃｏＴｅｃ疲劳试验机研究了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响，并对疲劳断口形貌进行了观察。结果表明：不同工艺处理Ｕ７５Ｖ重轨钢表面残余应力均为压应力，淬火态试样表面平均残余应力大于轧态试样；随退火温度升高和退火时间延长，试样表面残余应力下降明显。随表面

2、残余压应力的增大，疲劳裂纹常数m值逐渐减小，即裂纹扩展速率随着表面残余压应力的增加而减小。断口形貌观察发现表面残余压应力较大时，断口疲劳辉纹更为细小，有利于降低表面疲劳裂纹扩展速率。关键词：Ｕ７５Ｖ重轨钢；残余应力；疲劳裂纹扩展速率；断口形貌中图分类号：TG156．4文献标志码：A文章编号：0254-6051（2017）06-0023-05EffectofresidualstressonfatiguecrackpropagationrateofU75VheavyrailsteelＷａｎｇＨｕｉｊｕｎ，ＣｈｅｎＬｉｎ，ＧｕｏＦｅｉｘｉａｎｇ，ＣｈｅｎＫｕｎｙｕ，ＳｕＨａｏ，ＬｉｕＺｈｉｍｉｎ（Ｓ

3、ｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢａｏｔｏｕＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＲｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｆＵ７５ＶｈｅａｖｙｒａｉｌｓｔｅｅｌｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔｅｒＳｔｒｅｓｓ３０００，ｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆＳｉｎｃｏＴｅｃｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉ

4、ｎｅ，ａｎｄｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＵ７５Ｖｈｅａｖｙｒａｉｌｓｔｅｅｌｔｒｅａｔｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｉｓｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｏｎｅ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｑｕｅｎｃｈｅｄｓａｍｐｌｅｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｒｏｌｌｅｄｓａｍｐｌｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｎｎｅａｌｉｎｇｔｉｍｅ，

5、ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅmｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｄｅｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｔｈａｔｉｓ，ｔｈｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ．Ｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｌａｒｇ

6、ｅｒｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｉａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅ．Keywords：Ｕ７５Ｖｈｅａｖｙｒａｉｌｓｔｅｅｌ；ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ；ｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅ；ｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ［４］影响疲劳裂纹扩展速率的因素很复杂，如加载方度因子的强度；通过淬火与回火的强化处理，研究式、环境因素和材料的性能等对疲劳裂纹扩展速率的了残余应力对疲劳裂纹门槛值及扩展速率的影响

7、，在影响是明确的；残余应力及试样厚度等因素对疲劳裂相同应力比下，残余应力对裂纹扩展的门槛值及扩展纹扩展速率的影响是不确定的，不同材料表现出不同速率的影响是有差异的，且这种影响受材料性能的影［１］的影响。而部件及结构件在制作和连接过程中难响较大，不同材料应分别研究评价残余应力对其裂纹免会引入残余应力，如：焊接、轧制及热处理等过程。扩展速率的影响。综上所述，残余应力对疲劳裂纹扩钢轨作为异形断面轧件，其