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1 高强度钢超高周疲劳研究背景1

1.1　疲劳分类1

1.2　传统疲劳研究的发展概况3

1.3　高强度钢超高周疲劳研究必要性4

2　钢中非金属夹杂物7

2.1 钢中非金属夹杂物的来源与种类7

2.1.1 非金属夹杂物的来源7

2.1.2 非金属夹杂物的种类8

2.2　钢中非金属夹杂物的测量与评定11

2.2.1　金相法11

2.2.2　无损检测法12

2.2.3 夹杂物浓缩检测方法12

2.2.4　疲劳实验检测方法13

2.2.5 统计方法13

2.3　非金属夹杂物对钢力学性能的影响14

2.3.1 非金属夹杂物对常规力学性能的影响14

2.3.2 非金属夹杂物对疲劳性能的影响14

3　超高周疲劳的实验方法及研究进展20

3.1　超高周疲劳实验方法20

3.1.1 超声波疲劳研究的发展20

3.1.2　超声波疲劳实验设备22

3.1.3　超声波疲劳实验原理23

3.2　超高周疲劳的研究进展27

3.2.1　S-N曲线特性27

3.2.2 断口特征与机制28

3.2.3 疲劳强度与夹杂物尺寸的关系31

4　临界夹杂物尺寸问题33

4.1 夹杂物与其他缺陷尺寸的等效性34

4.1.1 Murakami夹杂物等效投影面积模型34

4.1.2　表面粗糙度等效缺陷尺寸35

4.2　临界夹杂物尺寸的估计36

4.2.1 临界夹杂物尺寸的定义36

4.2.2 临界夹杂物尺寸的估算37

4.3　实验及其结果42

4.3.1 实验材料和实验方法42

4.3.2 疲劳裂纹源及疲劳强度43

4.3.3 分析与讨论43

4.4　小结46

5　S-N曲线特性与夹杂物尺寸问题47

5.1　实验材料与方法49

5.2　实验结果51

5.2.1　微观组织51

5.2.2　S-N曲线52

5.2.3 断口形貌观察54

5.2.4 疲劳源区的元素面分布57

5.3　讨论60

5.3.1 洁净高强度弹簧钢的超高周疲劳性能60

5.3.2 夹杂物尺寸对超高周疲劳S-N曲线的影响61

5.4　小结63

6　疲劳强度与疲劳寿命的估计65

6.1　疲劳强度的估计65

6.1.1 由表面与内部夹杂物决定的疲劳强度σw65

6.1.2 由GBF决定的疲劳强度σw966

6.2　疲劳寿命的估计75

6.2.1 疲劳寿命与夹杂物尺寸的关系75

6.2.2 实验求m值76

6.3　小结81

7　氢对高强度钢超高周疲劳行为的影响82

7.1 GBF区的形成与疲劳断裂机制82

7.1.1 GBF区边界的应力强度因子门槛值83

7.1.2 由氢引起的应力强度因子87

7.2　氢对高强度钢疲劳强度的影响91

7.2.1 实验材料与方法92

7.2.2 氢对高强度钢硬度的影响94

7.2.3 氢对疲劳性能的影响94

7.3　小结102

8　夹杂物评定标准与统计方法103

8.1 夹杂含量评定国家标准104

8.2　估计最大夹杂物尺寸的两个统计方法106

8.2.1 统计极值（SEV）方法106

8.2.2　广义帕雷托分布（GPD）方法109

8.3　实验验证111

8.3.1 实验材料与过程111

8.3.2　参数的确定111

8.3.3 疲劳强度下限的预测113

8.3.4 实验结果与讨论113

8.3.5 钢中最大夹杂物尺寸估计的重要意义116

8.4　小结116

9　成功探索与今后需要研究的一些问题118

9.1 高强度钢的长疲劳寿命化的成功探索118

9.1.1 客运专线弹条用弹簧钢的长疲劳寿命化118

9.1.2 汽车变截面少片簧用长疲劳寿命弹簧钢121

9.2　今后需要研究的一些问题123

9.2.1 高强钢疲劳性能的优化123

9.2.2 夹杂物类型与改性124

9.2.3 钢基体中软相和其他组织缺陷的作用125

9.2.4　如何更有效地评估夹杂物尺寸126

9.2.5 实验频率影响与试样发热问题127

9.2.6　超高周疲劳实验合作研究128

参考文献129

后记145

术语索引147