中碳车轮钢复合型裂纹疲劳扩展行为

江波¹，陈刚¹，赵海¹，肖蔚荣²，刘鹏²，任学冲²

1. 马鞍山钢铁股份有限公司技术中心2. 北京科技大学国家材料服役安全科学中心

摘 要：为了准确评估含缺陷车轮轮辋的安全性,通过对I型裂纹、II型裂纹及不同加载条件下的I+II复合型裂纹的疲劳试验,对中碳车轮钢疲劳裂纹扩展方向及门槛值进行了研究,得到了车轮钢复合型裂纹疲劳扩展的门槛值,验证了适合中碳车轮钢材料的复合型裂纹疲劳扩展预测准则。结果表明,在I+II复合型裂纹疲劳扩展试验中,裂纹扩展方向与最大切向应力（MTS）裂纹扩展准则预测值基本吻合。不同加载状态下I+II复合型裂纹疲劳扩展等效门槛值ΔKth,equ（力值比R=0.5）为3.0～3.8 MPa·m1/2。II型裂纹疲劳扩展时,微裂纹主要在主裂纹尖端剪应力作用下形核,受到拉-剪应力的一侧裂纹持续扩展,而受到压-剪应力的一侧裂纹可以形成,但扩展几十微米后停止扩展。

关键词：车轮钢;复合型裂纹;疲劳裂纹扩展;门槛值;