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AF1410超高强度钢高韧性合金钢化学成分力学性能
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-10-14
超高强度AF1410钢以高强度、高断裂韧性以及优良的焊接和切削、成型性能而倍受青睐。该钢在屈服强度不小于1482MPa的条件下，断裂韧度高达143MPa·m1/2，是一种广泛用于航空航天工程动载轴类件的超高强度钢。多年来，人们对AF1410钢的研究大都集中在其组织、性能等方面，而对于其疲劳性能涉及很少。为此，本工作着重研究AF1410钢的高周疲劳旋转弯曲特性和疲劳裂纹扩展性能，通过断口观察及疲劳裂纹起裂特性分析探讨疲劳断裂原因，为该钢动载轴类件的实际生产和应用提供理论依据。
试验所用AF1410钢采用真空感应熔炼＋真空自耗重熔的双真空冶炼方法熔炼，并加入一定量的稀土元素La，其化学成分（质量分数，%）为：C0.16，Cr1.91，Ni10.10，Mo1.04，Co14.06，La0.0032，S0.0009，P0.0021，O0.0005，N0.0005，其余为Fe。从化学成分可以看出，经过双真空熔炼后，试验钢中的杂质元素S、P、O、N的质量分数降低到了40×10-6，具有很高的纯净度。铸锭改锻后经过900℃正火和680℃温度高温软化退火后加工成力学性能和疲劳性能试样毛坯。试样经860℃×1h油淬＋（-73℃×1h）深冷处理＋510℃×5h空冷的热处理后，加工成旋转弯曲疲劳（以下简称旋弯）试样。试样加工过程不允许产生明显冷作硬化或过热，加工后试样表面不允许有任何划痕、损伤或锈蚀。
室温旋弯疲劳试验按照GB/T 4337-2008标准进行，试验在PQ1-6高频疲劳试验机上进行，加载波形为正弦波，试验频率为5000r/min，应力比R=-1。试验完成后，将疲劳断口浸入丙酮中进行超声波清洗，再用带有EDAX附件的日立S-4300型场发射SEM进行疲劳断口形貌及夹杂物特性分析。
结果表明：AF1410钢经510℃回火5h后，具有优异的综合力学性能，其旋转弯曲疲劳极限强度达到826MPa；通过疲劳断口的SEM观察，试验用AF1410钢的旋转弯曲疲劳裂纹源均起裂于试样表面的加工缺陷，如刀痕、细微缺口等，这些表面缺陷引起的应力集中是导致其疲劳开裂的主要原因；稀土元素La的加入使得高纯AF1410钢弯曲疲劳断口中出现细小圆形的含La非金属夹杂物，但该类稀土夹杂并未成为旋转弯曲疲劳断裂的裂纹源。