探究钢铁材料复合强化的可行性分析
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摘 要：强化钢铁材料的方法种类很多，复合强化也在逐渐采用，复合强化是指综合应用合金化、相变强化及形变强化等手段，以达到充分发挥钢铁材料疲劳强度潜力的目的。目前针对复合强化的研究，对于充分发挥钢铁材料的疲劳强度潜力理论方面还远远不够。本文就通过以复合强化途径来探究如何发挥钢铁材料的疲劳强度潜力来进行分析。
关键词：钢铁材料；相变强化；形变强化；疲劳强度；途径分析
中图分类号：TB331 文献标识码：A
一、马氏体相变强化与形变强化的机理分析
经查阅，钢铁材料在经喷丸、滚压等过程强化后，其材料性质发生如下的物理””力学性能的变化。钢铁材料经滚压过程后表面光洁度显著增强（ΔV），比如40CrNiM0钢淬火+低温回火状态，其滚压后表明光洁度可达到Δ9-11。而喷丸过程则会使其表面光洁度减弱，表面硬度增强（ΔHV）。其表面滚压后形变硬化层中的精细结构也发生很大变化（即位错密度（ρ）增强，嵌镶块尺寸（D）显著变小，淬火态的GCr15钢经表面滚压过程后，其ρ值变大约3倍，D值缩小约3倍。材料表面滚压过程强化使渗碳、淬火态钢中的残余奥氏体立即产生马氏体相变（Φ）（图1），残余奥氏体含量降低，电镜下观察到马氏体针正在碎化，物理量（ρ，D，Φ）参数的变化综合地反映出表面硬度ΔHV的增强。此外，钢铁材料表面形变强化在其表层产生了有利的残余压应力（б-）。所以，钢铁材料的疲劳强度提高（Δбw）与参量变化有关，并可定性地用下列函数关系来表达。
研究表明，钢铁材料的淬火后马氏体形态与其他淬火后再回火组织状态相比较，表面经滚压形变硬化强化后，具有更高的ΔHV（图2），б-，ΔV。
因此利用钢铁材料马氏体相变强化与形变强化的复合强化是提高疲劳强度极限的有效途径之一。
二、钢铁材料复合强化提高疲劳疲劳强度的力学分析
经查阅资料，在材料疲劳失效抗力考量外，还要考虑比如裂纹孕育期寿命N0、裂纹扩展期的寿命NP、疲劳裂纹扩展门坎值（ΔKth）、裂纹扩展速率 da/dN以及极限裂纹深度a0等表征参量。其表达式为：
从表达式中我们可以明显看出，N0增大，da/dN减小，ac增长，材料的总疲劳寿命Nf才最长。研究表明，针对中碳合金钢经过整块淬火...
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