高强度钢在航空、汽车、机械等领域广泛应用,但其内部的 TiN 夹杂物(钛氮化物)作为潜在的裂纹萌生源,显著影响材料疲劳性能。疲劳寿命预测模型的构建需结合断裂力学理论、材料微观结构表征及统计分析方法,核心在于量化 TiN 夹杂物特征(尺寸、形状、分布)与疲劳寿命的关系。
裂纹萌生机制
TiN 夹杂物与基体的弹性模量失配(TiN 弹性模量约为 300 GPa,钢基体约为 210 GPa)会导致应力集中,尤其在循环载荷下易诱发微裂纹。夹杂物尺寸越大、棱角越尖锐,应力集中系数越高。
关键影响参数
尺寸参数:夹杂物等效直径(Deq)、长径比(L/D)
分布参数:单位体积夹杂物数量(Nv)、距表面距离(dsurface)
材料参数:钢的强度级别(如抗拉强度σb)、显微组织(马氏体 / 贝氏体含量)
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