淬火冷却速率对60Si2CrVAT弹簧钢高周疲劳性能的影响

雷磊^1,2,3，梁益龙^1,2,3，姜云^1,2,4，徐军^1,2,3，杨明^1,2,3

1. 贵州大学材料与冶金学院2. 贵州省材料结构与强度重点实验室3. 高性能金属结构材料与制造技术国家地方联合工程实验室4. 贵州大学机械工程学院

摘 要：采用13%PAG（聚烷撑乙二醇）和油对60Si2Cr VAT弹簧钢进行淬火热处理,研究了不同淬火冷却速率对其轴向高周疲劳（r=-1）性能的影响。利用SEM、TEM和EBSD等方法对疲劳断口形貌、源区成分、显微组织进行表征。结果表明,13%PAG淬火后的疲劳极限（781.5 MPa）比油淬高67.5 MPa（714.0 MPa）。疲劳断口分析表明,疲劳破坏大部分起源于试样内部夹杂物和碳化物,形成"鱼眼"型撕裂的粒状亮区（GBF）。随裂纹源夹杂物处应力强度因子幅?Kinc的减小,疲劳寿命Nf增加,而GBF区边界的应力场强度因子幅?KGBF并不随Nf变化而改变,且13%PAG淬火试样的?KGBF大于油淬试样。实验钢13%PAG淬火试样组织中分布更多的纳米孪晶;马氏体板条块和板条更加细化,碳化物呈均匀细小弥散分布;而油淬碳化物较粗大,沿马氏体板条界和原奥氏体晶界分布。这些因素是PAG淬火后疲劳性能优于油淬的主要原因。

关键词：金属材料;60Si2CrVAT弹簧钢;冷却速率;高周疲劳;夹杂物;微观组织;