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10Cr4Ni4Mo4V钢和Cr4Mo4V钢的特性与断裂行为叶健熠 王杰君(洛阳轴承研究所 洛阳471039)谷臣清(西安理工大学 西安710048)摘 要 对10Cr4Ni4Mo4V钢和Cr4Mo4V钢的特性与断裂行为进行了试验研究。
结果表明,10Cr4Ni4Mo4V钢经微氮渗碳热处理后,其表面硬度、残余应力、断裂韧性及裂纹扩展速率均优于Cr4Mo4V钢的。
关键词 钢 特性 断裂韧性 裂纹扩展速率Characters and Fracture Behaviorof10Cr4Ni4Mo4V S teel and Cr4Mo4V S teelYe Jianyi Wang Jie jun(Luoyang Bearing Researc h Institute,Luoyang,471039)Gu Chenqing(Xi an Universi ty of Science and Technol ogy,Xi an,710048)Abstract The characters and fracture behavior of10Cr4Ni4Mo4V steel and Cr4Mo4V s teel were tested and analyzed. The resul ts show that the surface hardness,remanent stress,fracture toughness and the crack speed of10Cr4Ni4Mo4V steel are superior to those of Cr4Mo4V steel after carboni triding and spheroidal annealing.Keywords Steel Specific character Fracture toughness Crack speed航空飞行速率的提高导致轴承在过高DN值设计条件下工作而引发突然断裂破坏,这严重限制了航空发动机运转速度的提高,成为航空事业发展的障碍[1、2]。
疲劳损伤钢件延寿机理及效果疲劳损伤是钢件使用过程中的主要损伤方式，其主要原因是材料实际使用条件下存在涅阳变形、晶界错动及局部短裂等复杂损伤机理。
为了降低钢件的疲劳损伤，许多技术措施已经被提出以提高钢件的延寿效果。
本文将对疲劳损伤钢件的延寿机理及效果进行研究，以帮助设计者更好的保护钢件。
疲劳损伤是指加载作用下，材料不断受到的循环变形和断裂的过程，是机械设备在常规工况下的主要失效类型。
疲劳损伤的形成包括涅阳变形、晶界错动和局部短裂，这是疲劳损伤机理中最重要的三个部分。
在循环加载作用下，材料表面会发生涅阳变形，当应变累积到一定程度时，晶间距离会减小，引起多余晶界错动，最终引起局部短裂，从而形成疲劳损伤。
为了降低钢件的疲劳损伤，已经有许多研究和技术措施可以探索。
其中常见的技术措施有对钢件表面进行回火、增强或改性表面处理，以及采用钢件组织处理技术等。
为了提高钢件的疲劳性能，一种典型的技术措施是改变钢件的组织。
这种技术措施主要包括热处理、冷挤压处理和物理化学处理等多种方法，以改善钢件的硬度、强度和可靠性。
此外，对钢件的表面处理也是一种常用的技术措施，其主要包括表面回火、表面渗碳、表面湿式清洗、表面硬化处理等。
这些技术措施能够改变钢件表面的组成和结构，增加表面硬度，改善表面质量，减小钢件疲劳损伤，从而提高钢件延寿效果。
对钢件表面进行改性化也是一种常用的技术措施，改性膜可以改变钢件表面的物理和化学形态，改变表面的耐磨性、耐腐蚀性及热力学性能，从而改善钢件的疲劳性能。
常用的改性化技术包括氧化热处理、氧化表面处理和湿润表面处理等多种方法。
总之，疲劳损伤钢件的延寿机理及效果主要包括组织处理技术、表面处理技术和改性化技术等。
通过采用这些技术措施，可以降低钢件的疲劳损伤，提高钢件的延寿效果，从而保护钢件的安全性和可靠性。
未来，可以结合先进材料理论和新型技术，进一步深入研究钢件疲劳损伤的延寿机理及效果，为提高疲劳损伤钢件的延寿效果提供有效技术支持。
《高碳Cr-Si-Mo轴承钢的组织及力学性能》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，轴承作为机械设备中不可或缺的零部件，其性能和质量对设备的运行效率和寿命具有重要影响。
高碳Cr-Si-Mo轴承钢因其优异的机械性能和耐磨性能，在轴承制造中得到了广泛应用。
本文旨在研究高碳Cr-Si-Mo轴承钢的组织及力学性能，为提高其性能和应用提供理论支持。
二、材料与方法1. 材料制备高碳Cr-Si-Mo轴承钢的制备过程包括冶炼、轧制、热处理等环节。
本实验所采用的高碳Cr-Si-Mo轴承钢的化学成分及比例符合国家标准。
2. 组织观察采用金相显微镜、扫描电子显微镜等设备对高碳Cr-Si-Mo轴承钢的组织进行观察，分析其晶粒形态、相组成及分布情况。
3. 力学性能测试通过硬度计、拉伸试验机等设备对高碳Cr-Si-Mo轴承钢的力学性能进行测试，包括硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。
三、结果与分析1. 组织结构杂物组成。
基体相为铁素体和渗碳体的混合体，碳化物主要呈颗粒状分布在基体相中，而夹杂物则主要来自冶炼过程中的杂质元素。
此外，Cr、Si、Mo等合金元素的加入对组织结构产生了显著影响，提高了材料的硬度和耐磨性能。
2. 力学性能高碳Cr-Si-Mo轴承钢的硬度较高，抗拉强度和屈服强度也表现出色。
此外，该材料还具有良好的耐磨性能和抗疲劳性能。
这些优异的力学性能使得高碳Cr-Si-Mo轴承钢在轴承制造中具有广泛的应用前景。
四、讨论高碳Cr-Si-Mo轴承钢的优异性能主要归因于其组织结构和合金元素的加入。
首先，高碳含量使得材料在热处理过程中形成大量的碳化物，提高了材料的硬度和耐磨性能。
其次，Cr、Si、Mo 等合金元素的加入进一步提高了材料的硬度和强度。
此外，这些合金元素还能改善材料的耐腐蚀性和抗疲劳性能。
然而，高碳含量也容易导致材料脆性增加，影响其塑性和韧性。
因此，在保证材料硬度和耐磨性能的同时，还需要通过合理的热处理工艺来改善材料的塑性和韧性。
钢制车轮动态弯曲试验疲劳寿命预测鄢奉林;陆兵;倪利勇【摘要】建立了钢制车轮动态弯曲疲劳试验的有限元静力学模型,分析了试验条件下一个载荷循环的结果响应,得到了八个载荷步的疲劳损伤载荷.基于Ansys/Fe-safe耐久性分析软件,用多轴临界面疲劳损伤模型,采用Brown-Miller准则,预测了车轮弯曲试验疲劳寿命.结果表明车轮动态弯曲疲劳试验性能满足要求,但疲劳安全系数不高.给出了改进设计的建议.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】3页(P117-119)【关键词】钢制车轮;动态弯曲试验;疲劳寿命;预测【作者】鄢奉林;陆兵;倪利勇【作者单位】广东海洋大学工程学院,湛江,524025;广东海洋大学工程学院,湛江,524025;广东海洋大学工程学院,湛江,524025【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP391.71 引言车轮是汽车行驶系统中重要的安全部件，起着承载、转向、驱动、制动等作用，对汽车的行驶安全性、平顺性和乘员舒适性有重要影响。
车轮一般在随机动载荷作用下工作，造成车轮失效的主要形式为疲劳破坏。
车轮在使用前必须通过多项性能试验，其中动态弯曲疲劳试验是一项重要的测试环节。
如果能在设计阶段预测出车轮的疲劳寿命和破坏部位，将有利于结构改进和优化设计。
国外普遍采用仿真和试验相结合的方法，在产品设计阶段进行仿真分析，根据仿真反复修改设计，最后制造样件进行台架试验。
这种方法在国内也得到了应用[1-8]。
车轮承受多轴载荷，而且几何形状比较复杂，导致车轮表面处于多轴应力状态。
国内王波[9]用实验确定汽车钢圈上点的多轴应力状态，并计算了疲劳寿命。
郑红霞[10]用应力法则分析了车轮多轴疲劳强度。
钢制车轮材料为具有延性的结构钢，用局部应力应变法来估算寿命比较合适[11-12]。
本文对某厂设计的钢制车轮进行有限元分析，以获得应力载荷历程，根据材料多轴疲劳应变－寿命曲线，用局部应力应变法对车轮弯曲疲劳寿命进行预测，用以指导车轮设计和制造。
Cr4Mo4V钢轴承套圈尺寸稳定性热处理试验沈伟毅;李昭昆;龚建勋;李贯卿;袁新【摘要】Cr4Mo4V钢制发动机主轴轴承存放一段时间后尺寸涨大,影响用户安装使用.试验研究了Cr4Mo4V钢制轴承套圈尺寸稳定性的热处理方法,取得了较好的效果,满足了用户要求.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2015(036)003【总页数】3页(P27-29)【关键词】轴承;尺寸;热处理【作者】沈伟毅;李昭昆;龚建勋;李贯卿;袁新【作者单位】洛阳LYC轴承有限公司,河南洛阳471039;洛阳LYC轴承有限公司,河南洛阳471039;洛阳LYC轴承有限公司,河南洛阳471039;洛阳LYC轴承有限公司,河南洛阳471039;洛阳LYC轴承有限公司,河南洛阳471039【正文语种】中文【中图分类】TG162.71用Cr4Mo4V钢制造的飞机发动机主轴轴承，出厂时检验合格;但发往用户存放一段时间后出现轴承套圈尺寸变化现象，说明Cr4Mo4V钢轴承套圈存在时效变形，导致尺寸不稳定，影响了用户的使用。
进行分析后，发现组织中残余奥氏体分布不均匀，用X射线应力测定仪检测残余奥氏体量分别为4.3%、7.1%和 11%等。
Cr4Mo4V钢制造的轴承主要用于发动机中，经了解其它厂家在使用和存放Cr4Mo4V钢轴承过程中也不同程度地存在该现象，影响用户的使用。
针对这一急待解决的问题，开展了Cr4Mo4V钢制轴承尺寸稳定性的研究。
影响Cr4Mo4V钢制轴承套圈的尺寸稳定性的主要因素是残余奥氏体的转变、残余磨削应力的释放。
1 试验Cr4Mo4V钢制轴承套圈的热处理试验工艺:将套圈加热至淬火加热温度1065～1090℃，保温后充氮气油冷，放入回火炉中，回火温度535～545℃，时间2～2.5 h，回火三次;经粗磨、细磨后各附加一次回火，粗磨后回火温度520±5℃，时间4～4.5 h;细磨后回火温度250±5℃，时间8～10 h。
材料科学与工程学院题目： 40Cr轴承疲劳断裂分析学生姓名：胡文岳学号： 100601136专业：金材101评阅教师：胡建文2013年11 月40Cr轴承疲劳断裂分析摘要：对40Cr钢轴承的断口进行宏观和微观分析，得知其为疲劳断裂，并分析其断裂原因以及提出改进措施。
关键词：疲劳断裂；断口特征；改善途径1 断裂实例在铁道机车车辆制造中，常用40Cr钢加工内燃机的各种齿轮、连杆、轴和螺栓等，随着铁路运输速度的提高，这些零部件的实际疲劳工作寿命已超过107周次，而达到109周次~1010周次，在使用过程中可能会发生疲劳断裂。
经正火后表面感应加热淬火的40Cr 试样发生断裂，观察其断口，并在扫描电子显微镜下进行围观形貌分析。
2 断口特征分析在扫描电镜下低倍宏观断口形貌, 断口分为疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区。
1下图为裂纹源区与裂纹第一阶段扩展区显微形貌, 疲劳裂纹在试样近表面的材料缺陷处萌生,然后呈扇形向四周扩展。
在裂纹萌生缺陷周围存在一个扇形解理区,其断面平整, 与裂纹萌生缺陷共同构成疲劳核心区。
对不同应力幅、105周次～109周次[1]范围内断裂的试样断口观察发现, 40Cr 钢疲劳裂纹均在试样表面或近表面材料缺陷处萌生。
疲劳裂纹的扩展分成两个阶段, 均以穿晶断裂为主[2]。
第一阶段扩展区断面微观形貌粗糙, 由众多解理断面与大小不一的凹坑构成, 在第一阶段扩展区内未观察到疲劳辉纹形貌。
在第二阶段扩展区内存在与裂纹扩展方向一致的放射线条第二阶段扩展区断口微观形貌为疲劳辉纹+微坑, 在微坑中可观察到第二相粒子,局部区域可观察到二次裂纹。
疲劳辉纹和二次裂纹与疲劳裂纹扩展方向垂直。
瞬断区是裂纹失稳扩展形成的区域，在疲劳亚临界扩展阶段，随影李寻欢增加，裂纹不断增长当增加到林杰尺寸是，裂纹就失稳快速扩展，导致机件瞬时断裂。
该区的断口比疲劳区粗糙，断口呈结晶状，边缘平面应力区有剪切唇存在。
13 断裂原因轴件属于扭转疲劳断裂，裂纹先总想疲劳扩展在以与轴向呈一定角度的斜方向扩展，断口分析看出，纵断面平坦区为剪切疲劳断口，金相检验及显微维氏硬度分析表明，轴杆材料中存在超尺寸链状和球状脆性夹杂物，及较为严重的带状偏析组织，而且淬火过渡区组织硬度变化较明锐，这些因素均可造成轴杆材料横向力学性能降低，这是造成轴杆发生早期疲劳断裂而且疲劳过程裂纹沿纵方向扩展距离较长的重要原因。
Ｇ８０Ｃｒ４Ｍｏ４Ｖ钢角接触球轴承套圈锻件辗扩工艺改进吴玉成，刘明，付中元，王教翔（中国航发哈尔滨轴承有限公司，哈尔滨 １５００２５）摘要：针对目前航空发动机轴承套圈锻造工艺存在锻造次数较多，加热时间长，表面质量较差及金属流线分布不合理等问题，提出了采用棒料车环坯＋直接辗扩成形的新锻造工艺，解决了锻件由于加热火次较多产生的晶粒粗大和脱碳较深问题，以及后续沟道车削产生的金属流线露头等现象。
新锻造工艺提高了生产效率和轴承的使用寿命。
关键词：滚动轴承；角接触球轴承；套圈；高温轴承钢；锻造；辗扩；金属流线中图分类号：ＴＨ１３３．３３＋１；ＴＧ３１６ 文献标志码：Ｂ ＤＯＩ：１０．１９５３３／ｊ．ｉｓｓｎ１０００－３７６２．２０２１．０１．００８ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｎＲｏｌｌｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｏｆＡｎｇｕｌａｒＣｏｎｔａｃｔＢａｌｌＢｅａｒｉｎｇＲｉｎｇＦｏｒｇｉｎｇｓＭａｄｅｏｆＧ８０Ｃｒ４Ｍｏ４ＶＳｔｅｅｌＷＵＹｕｃｈｅｎｇ，ＬＩＵＭｉｎｇ，ＦＵＺｈｏｎｇｙｕａｎ，ＷＡＮＧＪｉａｏｘｉａｎｇ（ＡＥＣＣＨａｒｂｉｎＢｅａｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｒｂｉｎ１５００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄａｔｅｘｃｅｓｓｉｖｅｆｏｒｇｉｎｇｔｉｍｅｓ，ｌｏｎｇｈｅａｔｉｎｇｔｉｍｅ，ｐｏｏｒｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｅｔ ａｌｆｌｏｗｌｉｎｅｄｕｒｉｎｇｆｏｒｇｉｎｇｏｆａｅｒｏｅｎｇｉｎｅｂｅａｒｉｎｇｒｉｎｇｓａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｎｅｗｆｏｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｗｈｉｃｈｒｉｎｇｂｌａｎｋｉｓｔｕｒｎｅｄｆｒｏｍｂａｒａｎｄｒｏｌｌｅｄ，ａｎｄｌａｒｇｅｇｒａｉｎｓｉｚｅａｎｄｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｐｔｈａｎｄｐｏｏｒｍｅｔａｌｆｌｏｗｌｉｎｅａｆｔｅｒｔｕｒｎｉｎｇｏｆｇｒｏｏｖｅｉｓｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅｎｅｗｆｏｒｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｌｌｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ；ａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇ；ｒｉｎｇ；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｅａｒｉｎｇｓｔｅｅｌ；ｆｏｒｇｉｎｇ；ｒｏｌｌｉｎｇ；ｍｅｔａｌｆｌｏｗｌｉｎｅ Ｇ８０Ｃｒ４Ｍｏ４Ｖ钢具有高强度、高硬度和好的高温下尺寸稳定性以及优良的接触疲劳性能，广泛应用于航空发动机主轴轴承。
镀铬对8Cr4Mo4V钢疲劳行为的影响耿长建;邢丕臣;牛春兴;滕佰秋;李晓欣【摘要】某型发动机轴承在航空发动机装配过程中处于盲装状态,其故障发生率较高.为了控制轴承在工作状态下的游隙需要对轴承进行镀铬,然而镀铬对轴承疲劳寿命及航空发动机的性能有很大影响.为了确保轴承的使用寿命,保证发动机安全可靠工作,研究了镀铬对航空发动机轴承用材料8Cr4Mo4V钢疲劳行为的影响.结果表明:镀铬试样的疲劳强度由镀铬前的860 MPa降到540 MPa,缺口试样镀铬后的疲劳强度由镀铬前的310 MPa降到95 MPa,通过扫描电镜观察发现,镀层中的微裂纹是引发速断的疲劳源.%The bearing is assembled in an aeroengine under unviewable condition, which probably leads to high malfunction rate. Chroming was used in bearing to control its clearance under working circumstances. However, Chroming plays an important influence of fatigue life and overall performance. The influence of chroming on the fatigue behaviors of 8Cr4Mo4V steel which widely used in aero-engine bearing was researched in order to ensure the working life of bearing and the reliable operation of engine. The results show that the fatigue strength r-1 ( 107 times) of sample decreased from 860 MPa to 540 MPa by chroming, while the fatigue strength of gaped sample decreased from 310 MPa to 95 MPa by chroming. The SEM observation shows that the microcracks in the chrome coating are the main reasons of the fracture initiation.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2017(043)006【总页数】5页(P64-68)【关键词】径向游隙;8Cr4Mo4V钢;镀铬;疲劳强度;航空发动机【作者】耿长建;邢丕臣;牛春兴;滕佰秋;李晓欣【作者单位】中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015;中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015;中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015;中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015;中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015【正文语种】中文【中图分类】V228.2+60 引言某型发动机轴承为外圈带挡边短圆柱滚子轴承，其外圈、保持架、滚棒装配到中央锥齿轮传动机构中，在轴承内圈装配到低压涡轮轴上与轴颈一起转动。
冷处理对Cr4Mo4V钢尺寸和高温接触疲劳寿命的影响吴运榜樊志强叶健熠摘要Cr4Mo4V钢经过冷处理，不但可以使钢中残余奥氏体含量降低，更重要的是能改变钢的显微组织形态和亚结构。
试验结果表明，钢的尺寸变化率，未冷处理钢是冷处理钢的1.82倍；高温接触疲劳额定，冷处理钢较未冷处理提高37%。
寿命L10关键词Cr4Mo4V钢冷处理高温接触疲劳寿命Effect of Cold Treatment of Steel Cr4Mo4V on Dimension and Contact Fatigue Life at HighTemperatureWu Yunbang, Fan Zhiqiang and Ye Jianyi(Luoyang Bearing Research Institute, Luoyang 471039)Abstract The residual austenite in steel Cr4Mo4V can be reduced by cold treatment, and it is more important that by which the morphology of microstructure and substructure of steel can be improved. The test results showed that dimension change percent of non-cold-treated steel was 1.82 times as much as that of cold-treated-steel, and the contact fatigue rating life ofcold-treated steel at high temperature increased 37% as compared with that of non-cold-treated steel.Materials Index Steel Cr4Mo4V, Cold Treatment, High Temperature,Contact Fatigue LifeCr4Mo4V钢属Mo系低合金工具钢类型，该钢具有优良的综合机械性能和冷热加工工艺性能，400 ℃时的高温硬度能保持58HRC。
