ВЫЯВЛЕНИЕ ЗОН УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ ПРИ ГИГАЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ СТАЛИ 42CrMo4 С ПРИМЕНЕНИЕМ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ФРАКТОГРАФИИ

Гигацикловая усталость (ГЦУ) - явление усталостного разрушения при напряжениях ниже классического предела усталости, возникающее при количестве циклов ≥10⁷ вследствие роста внутренней усталостной трещины. Поверхность разрушения сталей и сплавов при ГЦУ разделяется на зоны, такие как мелкозернистая область (МЗО) и так называемый «рыбий глаз» (РГ). Различие в морфологии поверхности трещины можно численно оценить по параметру шероховатости. Y. Murakami и соавторы показали, что величина линейной шероховатости Ra пропорциональна коэффициенту интенсивности напряжений, тогда как K. Shiozawa и соавторы измерили Ra в МЗО и РГ. S. Stanzl-Tschegg, B. Schönbauer обнаружили промежуточную гладкую область (ГО) между МЗО и РГ. Однако количественный фрактографический анализ этой зоны не проводился, что и стало целью настоящей работы. Закаленные на мартенсит и азотированные образцы стали 42CrMo4 были испытаны циклически при симметричном нагружении ( R =-1) на резонансной частоте 19,5 кГц на машине для ультразвуковых усталостных испытаний (УЗУИ). Поверхности разрушения были проанализированы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (КЛСМ). ГО была экспериментально выявлена как зона усталостного разрушения между МЗО и РГ, характеризующаяся визуальной гладкостью, а также минимальными численными значениями параметров поверхностной шероховатости: Sq =4,15 мкм (шероховатость), S‘q =0,60 мкм (микрошероховатость) и Rs =1,02 (характеристическая площадь поверхности). Установлено, что гладкая область является результатом распространения внутренней усталостной трещины на стадии, предшествующей стадии стабильного роста трещины.

гигацикловая усталость, ультразвуковые усталостные испытания, конфокальная лазерная сканирующая микроскопия, фрактография, сталь 42CrMo4, усталостное разрушение, усталостная трещина, шероховатость