硫化物包覆氧化物夹杂物改性车轮钢

抗疲劳裂纹扩展

通过硫化物包裹氧化物形成双相夹杂物，降低夹杂物周围热失配应力，使疲劳裂纹扩展阻力显著提升，特别在低应力强度因子范围下改善明显。

曾东方 · Wang, Jing · 鲁连涛 · Shen, Chang · Junbo, Guo · Xu, Tian · Zhaohan, Wang

International Journal of Fatigue 2023

参数信息

硫含量增量

0.002 %

技术优势

裂纹扩展变难

硫化物包覆氧化物降低了夹杂物周围的镶嵌应力，减小了低ΔK下的裂纹扩展驱动力，使疲劳裂纹扩展速率降低。

裂纹更容易偏折

由于驱动力降低，改性钢中的疲劳裂纹在低ΔK下更易在渗碳体片层处偏折，形成更粗糙的断口，通过粗糙度诱导闭合进一步提高扩展阻力。

断裂韧性提高

夹杂物改性后断裂韧性得到改善，表明材料抵抗裂纹失稳扩展的能力增强。

应用场景

• 轨道交通轮轴：通过夹杂物改性提升车轮钢的疲劳裂纹扩展阻力，延长轮轴服役寿命。
• 高强钢构件抗疲劳设计：利用硫化物包覆降低夹杂物周围应力集中，使高强钢构件在低ΔK下更抗疲劳裂纹扩展。
• 夹杂物工程：通过将氧化物改性为硫化物包覆的双相夹杂物，降低热失配应力，为夹杂物工程提供新思路。