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Oral Presentation轴承钢碳氮共渗接触疲劳下微观组织演变研究

编号：2 访问权限：Participants Only 更新：2024-03-12 09:11:51 浏览：108次收藏取消收藏

2024-05-12 11:55

15min

[B] 论坛1：表面工程基础理论、表界面科学 [B-1] 论坛1上午

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摘要

轴承钢碳氮共渗接触疲劳下微观组织演变研究

摘要：
碳氮共渗工艺应用广泛，但对碳氮共渗后零部件在滚动接触疲劳载荷下的损伤形式以及疲劳过程中微观组织动态变化对于疲劳性能影响的研究工作很少见。本次研究结合实验分析以及分子动力学模拟（MD），从宏观到微观尺度揭示了表面碳氮改性轴承钢的滚动接触疲劳失效机理以及微观组织演化机制。研究结果表明：表面碳氮改性处理能有效提高试样疲劳性能及使用寿命。不同于常规热处理试样，碳氮共渗试样疲劳损伤形式受表面裂纹与亚表面裂纹共同作用。表面裂纹由白色蚀刻层（WEL）硬度变化所致，表面材料受到严重摩擦作用发生晶粒细化。亚表面裂纹萌生位置与应力场作用范围以及渗层厚度有关。亚表面裂纹普遍伴有白色蚀刻区（WEA）出现。WEA是包含纳米马氏体（bcc）、奥氏体（fcc）以及非晶相的混合结构，其周边基体组织受剪切应变沿不同取向被拉长形成片层状结构，表明WEA与基体之间存在明显应变梯度转变。MD结果显示WEA是局部塑性变形的结果，其中的奥氏体相变和非晶化主要由机械应变主导。变形驱动相变包括三个阶段：fcc相到bcc相、bcc相到非晶相和bcc相到fcc相。Bcc相和新形成的fcc相遵循[110]_fcc∥[111]_bcc的Kurdjumov–Sachs取向关系。WEA内极高的位错密度增加了系统的吉布斯自由能，为非晶化的发生提供了驱动力。