摘 要

36MnVS4是一种非调质中碳钢，具有强度高、疲劳性能好、机加性能好、硫化物含量低的特点。该材料可以广泛应用于生产连杆、曲轴、活塞等发动机零部件，应用前景非常广阔。

在实际工程中，疲劳是金属构件破坏的主要原因之一。在投入使用前，对材料进行的加工可能会影响其疲劳性能。所以必须准确测定材料的疲劳寿命和S-N曲线。本文用高频疲劳试验机对未处理的36MnVS4和经过正火处理的36MnVS4进行疲劳试验，并探究正火处理对该材料的影响。在实验中，采用升降法确定材料的疲劳极限。采用成组的常规实验法测定中等寿命区数据，并绘制两条S-N曲线。用红外热像仪追踪试样表面温度，确定实验温度是否对疲劳寿命产生影响。

通过比较得知，经正火处理的36MnVS4偏脆性，疲劳极限低于原材料。

关键字：36MnVS4；疲劳性能；S-N曲线；正火处理；温度测试

ABSTRACT

36MnVS4 is a kind of non-quenched middle-carbon steel ，which has some features,such as high strength,good fatigue resistance,good machining performance,low sulphide content. This material can be widely used in the production of connecting rod, crankshaft, pistons and other engine parts with very bright prospects.

In practical engineering projects, fatigue is one of the main reasons that metal structures destroyed. Before used into projects, the processing may affect fatigue properties of the material.Therefore,it is necessary to accurately determine the fatigue life and the S-N curve. In this paper,we use a high-frequency fatigue testing machine to do fatigue tests for untreated 36MnVS4 and after normalizing 36MnVS4，and explore the influences of normalization on the fatigue properties of this material. In the experiment, the fatigue limit are determined by up and down method.The data of the medium life zone are measured by groups of conventional experimental method and drew two S-N curve. We text the temperature of samples' surface by thermal infrared imager to determine whether experimental temperature influence on fatigue life.

Through the comparison, we find that the normalized 36MnVS4 is brittle and it's fatigue limit is lower than that of the original material.

Keywords：36MnVS4；fatigue performance；S-N curve；normalization；the temperature test

目 录

摘 要 I

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 疲劳强度理论 2

1.2.1 疲劳的基本概念 2

1.2.2 影响材料疲劳强度的因素 3

1.3 本论文研究的问题和主要内容 4

第2章 实验材料制备及其测试方法 5

2.1 试样的制备 5

2.2 拉伸性能测试 6

2.3 疲劳试验 6

2.4 温度测试 7

第3章 36MnVS4的疲劳性能 9

3.1 36MnVS4的力学性能 9

3.2 疲劳试验方法及步骤 10

3.2.1 常规实验法 10

3.2.2 成组的常规实验方法 11

3.2.3 升降法 13

3.3 实验数据的处理与分析 14

3.3.1 未经处理的36MnVS4的实验数据 14

3.3.2 经正火处理的36MnVS4的实验数据 18

3.4 未经处理的36MnVS4的试样温度测试 22

3.4.1 温度测试数据 22

3.4.2试样温度变化分析 24

第4章 总结与展望 26

参考文献 27

附 录 28

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 课题背景

36MnVS4是一种非调质中碳钢，具有强度高、疲劳性能好、机加性能好、硫化物含量低的特点,为发动机主要零部件在高负荷条件下实现轻量化设计和提高安全性能提供了条件。可广泛应用于连杆、曲轴、活塞等发动机零部件的生产,应用前景非常广阔^[1][2]。在工程应用中，构件往往在交变载荷的作用下长期服役。即使构件所受载荷低于其强度极限，也会在经过一定的循环次数后产生疲劳破坏，甚至发生损失惨重的事故。

导致工程结构失效的原因有很多，疲劳破坏则是其主要原因之一。在各种机械断裂的事故中，由疲劳破坏导致的占80%左右。因此在现代工程应用和设计过程中，人们日益重视构件的疲劳性能并对材料进行大量的研究，尤其是对承受交变应力的设备和构件。我们对疲劳进行深入研究，用科学的方法准确地估算或者预测构件的疲劳寿命，在结构发生破坏前采取防护措施，避免生命和财产的巨大损失。还可以根据工程实际选择合适的材料和处理工艺以达到使用寿命的要求，同时为研制新的抗疲劳材料打下基础。材料疲劳性能的诸多指标中，材料的疲劳寿命曲线和疲劳极限描述了构件所受载荷与能承受的最大循环次数的关系，是进行结构疲劳寿命预测和抗疲劳设计的必要数据。构件从开始承受载荷到破坏整个过程中所经受的载荷循环次数称为疲劳寿命。疲劳寿命曲线可以按所受载荷的形式分为应力-寿命（S-N）曲线和应变-寿命（ε-N）曲线。而疲劳极限是指在疲劳试验中，试样承受很多甚至无限多次循环载荷作用仍不会发生破坏的最大应力。

由于疲劳寿命有很大的分散性，所以疲劳寿命曲线的测定方案和数据处理方案的设计与概率统计密切相关。疲劳性能指标一般通过实验测定，但只能得出对某一种材料疲劳性能研究结果。现在研究疲劳寿命的常用方法除了实验测定，还可以以大量实验数据和计算机辅助为基础建立数学建模^[3]，这种方法可以获得某一类材料疲劳性能的统一表达式，更有效率，符合时代发展的要求。