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15Cr14Co12Mo5Ni2齒輪鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞特性及裂紋擴展行為在航空航天領(lǐng)域有許多齒輪零件承受一定的扭應(yīng)力，常因扭轉(zhuǎn)疲勞而損壞，因而要求鋼具有優(yōu)良的扭轉(zhuǎn)疲勞性能。在扭轉(zhuǎn)應(yīng)力下鋼的斷裂機制比較復(fù)雜，扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂的斷口一般分為三種斷裂類型:即正斷型NF(斷口面與軸線成45°)，橫向剪切型LS(斷口面與軸線垂直)和縱向剪切型TS(斷口面與軸線平行)。在縱向和橫向混合斷口的情況下，若縱向剪切的長度小于試樣半徑,則定為橫向剪切型，反之為縱向剪切型。 昆明理工大學的學者通過扭轉(zhuǎn)疲勞試驗，研究了15Cr14Co12Mo5Ni2鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂的裂紋擴展行為和夾雜物尺寸與扭轉(zhuǎn)疲勞壽命之間的關(guān)系。得到了鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞極限強度和τ-N曲線，15Cr14Co12Mo5Ni2鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞極限強度為350MPa，扭轉(zhuǎn)疲勞壽命分散度較大。通過斷口觀察，發(fā)現(xiàn)15Cr14Co12Mo5Ni2鋼的疲勞破壞模式以表面破壞和近表面破壞為主，主要由氧化物夾雜引起。通過計算應(yīng)力強度因子ΔK和裂紋擴展門檻值ΔKth分析15Cr14Co12Mo5Ni2鋼的疲勞裂紋擴展的斷裂力學條件，試驗鋼在斷裂過程中受載荷情況為，II型載荷—I型載荷—II型載荷—I+II型載荷，分別對應(yīng)起裂源區(qū)、纖維區(qū)、疲勞裂紋擴展區(qū)和瞬斷區(qū)；當有大裂紋產(chǎn)生時，則不會產(chǎn)生纖維區(qū)，受載荷情況則為：II型載荷—I+II型載荷。通過公式推導(dǎo)和數(shù)據(jù)擬合得到夾雜物尺寸和15Cr14Co12Mo5Ni2鋼扭轉(zhuǎn)疲勞壽命的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著夾雜物尺寸減小，鋼的τ-N曲線向高壽命區(qū)移動。當引起裂紋萌生的夾雜物尺寸小于5μm時，在350MPa應(yīng)力下，15Cr14Co12Mo5Ni2鋼的扭轉(zhuǎn)疲勞壽命超過107循環(huán)周次。
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