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無縫鋼管表面性能變化及殘余應(yīng)力的影響疲勞強(qiáng)度

來源:cndlp.cn      發(fā)布日期: 2020年03月21日
無縫鋼管表面狀態(tài)的影響除前已提及的表面光潔度外,還包括表層機(jī)械性能的變化及殘余應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度的影響。無縫鋼管廠家表層機(jī)械性能的變化可以是表層化學(xué)成分和組織不同所引起,無縫鋼管生產(chǎn)廠家也可以是表層因形變強(qiáng)化而引起。

無縫鋼管表面狀態(tài)的影響除前已提及的表面光潔度外,還包括表層機(jī)械性能的變化及殘余應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度的影響。無縫鋼管廠家表層機(jī)械性能的變化可以是表層化學(xué)成分和組織不同所引起,無縫鋼管生產(chǎn)廠家也可以是表層因形變強(qiáng)化而引起。
滲碳、氮化和碳氮共滲等表面熱處理除了可以增加零件的耐磨性之外,還是提高零件疲勞強(qiáng)度,特別是提高耐腐蝕疲勞和咬蝕的一種有效手段。
表面化學(xué)熱處理對疲勞強(qiáng)度的影響主要取決于加載方式、滲層中的碳氮濃度、表面硬度及梯度、表面硬度與心部硬度之比、層深以及表面處理所形成的殘余壓應(yīng)力的大小和分布等因素。大量試驗(yàn)表明,只要是先加工缺口后經(jīng)化學(xué)熱處理,則一般說來缺口越尖銳,疲勞強(qiáng)度的提高也越多。
不同的加載方式下,表面處理對疲勞性能的影響也不同。軸向加載時(shí),由于不存在應(yīng)力沿層深分布不均的現(xiàn)象,表層和層下的應(yīng)力相同。在這種情況下,表面處理只能改善表面層的疲勞性能,由于心部材料未得到強(qiáng)化,因而疲勞強(qiáng)度的提高有限。在彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下,應(yīng)力的分布集中于表層,表面處理形成的殘余應(yīng)力和這種外加應(yīng)力疊加,使表面實(shí)際承受的應(yīng)力降低,同時(shí),由于表層材料的強(qiáng)化,因而能有效地提高彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下的疲勞強(qiáng)度。
    和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反,如果零件在熱處理過程中脫碳,使表層的強(qiáng)度降低,則會使源利通無縫鋼管材料的疲勞強(qiáng)度大幅度降低。同樣,表面鍍層(如鍍Cr、Ni等)由于鍍層中的裂紋造成的缺口效應(yīng)、鍍層在基體無縫鋼管中引起的殘余拉應(yīng)力以及電鍍過程中氫氣的浸入導(dǎo)到氫脆等原因,使疲勞強(qiáng)度降低。
    采用感應(yīng)淬火、表面火焰淬火以及低淬透性鋼的薄殼淬火,均可獲得一定深度的表面硬度化層,并在表層形成有利的殘余壓應(yīng)力,因而也是提高零件疲勞強(qiáng)度的有效方法。
   表面滾壓和噴丸等處理,由于能在試樣表面形成一定深度的形變硬化層,同時(shí)使表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,因而也是提高疲勞強(qiáng)度的有效途徑。