Cr4Mo4V轴承钢旋转弯曲疲劳寿命及疲劳裂纹萌生机理

郭军，杨卯生，卢德宏，李新宇

北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心钢铁研究总院特殊钢研究所昆明理工大学材料科学与工程学院

摘 要：通过室温旋转弯曲疲劳实验研究Cr4Mo4V轴承钢旋转弯曲疲劳寿命和疲劳裂纹萌生机理。在PQ1-6型旋转弯曲疲劳试验机上进行旋转弯曲疲劳实验,通过升降法测得疲劳极限和S-N曲线,使用SEM对疲劳试样断口进行观察,分析起裂源类型和裂纹扩展行为,通过缺陷所在位置的名义应力幅与测得缺陷疲劳极限强度的比值σ′/σ_w,defect分析了缺陷尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明:Cr4Mo4V轴承钢的安全疲劳极限为1019MPa,Cr4Mo4V轴承钢S-N曲线数据呈下降趋势且分散性较大。断口观察表明,Cr4Mo4V轴承钢起裂类型有5种,即近表面碳化物起裂、近表面非金属夹杂物起裂、内部非金属夹杂物起裂和内部碳化物起裂。内部起裂断口有"鱼眼"特征;疲劳寿命超过10⁷周次,内部起裂源碳化物周围形成GBF区。Cr4Mo4V轴承钢中碳化物在循环应力作用下发生破碎,破碎的碳化物加大了裂纹扩展速率。使用关键碳化物体积密度能够定量地分析碳化物尺寸对近表面起裂的影响。σ′/σ_w,defect都大于1,σ′/σ_w,defect越大疲劳寿命越短。

关键词：轴承钢;旋转弯曲疲劳;碳化物;夹杂物;