低合金高強(qiáng)鋼B340LA低周疲勞性能研究

供稿|韓丹，趙廣東/ HAN Dan, ZHAO Guang-dong

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，各大鋼廠越來越重視汽車用鋼動態(tài)性能的研究。汽車在行駛過程中，汽車構(gòu)件會產(chǎn)生持續(xù)的振動，在承受循環(huán)荷載作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中，逐步產(chǎn)生疲勞損傷，最終導(dǎo)致斷裂。疲勞與斷裂是構(gòu)件失效的主要形式之一，也是導(dǎo)致汽車車身承載結(jié)構(gòu)早期破壞的主要原因[1]。對于汽車用鋼的研發(fā)及生產(chǎn)，除了要考慮材料的靜態(tài)性能，還應(yīng)對疲勞性能進(jìn)行分析。因此，本文對牌號B340LA低合金高強(qiáng)鋼的低周疲勞性能進(jìn)行了實驗研究。從循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線、循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)特征、應(yīng)力-應(yīng)變遲滯回線方面進(jìn)行了分析，擬合出B340LA的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系方程及應(yīng)變-壽命關(guān)系方程，估算疲勞過渡壽命。彌補(bǔ)了對B340LA的研究多集中在焊接及靜態(tài)性能方面，在疲勞性能方面的研究匱乏[2,3]的缺憾。不僅可以用于指導(dǎo)B340LA在汽車結(jié)構(gòu)方面的開發(fā)及應(yīng)用，也為汽車用鋼合理選材提供了依據(jù)。

實驗材料及方法

實驗材料

實驗材料采用本鋼生產(chǎn)的冷軋低合金高強(qiáng)鋼B340LA，板厚2.0 mm，力學(xué)性能見表1。

表1 B340LA力學(xué)性能

疲勞試樣尺寸如圖1所示。

實驗方法

疲勞實驗按照GB/T15248－2008《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞實驗方法》要求進(jìn)行。在Instron E10000動靜態(tài)拉伸試驗機(jī)上進(jìn)行，實驗過程采用控制總應(yīng)變范圍，軸向應(yīng)變幅范圍取0.15%～1.5%。實驗頻率為0.5～2 Hz，應(yīng)變比R為-1，實驗在室溫中進(jìn)行。

圖1 低周疲勞試樣尺寸(mm)

結(jié)果與分析

循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)特征

B340LA的循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)特征曲線，詳見圖2。應(yīng)力幅△σ/2為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力峰值的平均值。……