Short Fatigue Crack Growth at Different Maintenance Times for LZ50 Steel

Abstract

Based on the average fatigue life of LZ50 axle steel specimens without surface rolling, five maintenance times were determined. Accordingly, five groups of specimens were turned and rolled at above maintenance times and were fatigued using a replica technique. The results show that the crack growth rate is much lower than that before rolling at a given dominant short crack size. The effective short crack density of all specimens decreases significantly after maintenance. However, with the postponement of surface maintenance, the highest effective short crack density for the five studied groups of specimens increases continuously, while the average fatigue life decreases gradually. A maintenance time effect function is presented to refine a short crack growth model described previously. The revifined model can include a significant effect of the maintenance time on short crack growth and predict its patterns at different maintenance times with exiting test results for LZ50 axle steel.

На основании средней усталостной долговечности образцов осевой стали LZ50, не подвергавшихся поверхностной обкатке роликами, были определены пять модельных межремонтных циклов. Соответственно пять групп образцов были обточены и обкатаны роликами при вышеуказанных межремонтных циклах и подвергнуты испытанию на усталость по методу реплик. Результаты показывают, что скорость роста трещин гораздо ниже таковой до обкатки роликами при заданном преобладающем размере коротких трещин. Эффективная плотность коротких трещин для всех образцов значительно уменьшается после обработки. Однако если поверхностную обработку вовремя не выполняют, наибольшая эффективная плотность коротких трещин для пяти исследуемых групп образцов непрерывно возрастает, тогда как средняя усталостная долговечность постепенно снижается. Приведена функция, описывающая эффект межремонтных циклов, для уточнения предложенной ранее модели роста коротких трещин. Уточненная модель может учитывать существенное влияние межремонтного цикла на рост коротких трещин и прогнозировать характер их роста при различных межремонтных циклах на основании полученных результатов испытаний осевой стали LZ50.