Fractographically-aided analysis of fish-eye crack growth in nitrided steel

• Autorzy: Slámečka K. , Pokluda J. , Kianicová M.

Warianty tytułu

PL

Fraktograficznie wspomagana analiza wzrostu pęknięć typu rybie oczy w stali azotowanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An analysis of the internal fish-eye crack growth in a plasma-nitrided high-strength lowalloy steel specimen has been performed. The study combines information obtained from the fractographical observation of the striations field located near the centre of the fish-eye crack on the specimen subjected to combined bending-torsion loading with the linear elastic fracture mechanics modelling of the fatigue crack propagation. The results suggest that the propagation stage constitutes only a minor part of the total fatigue life, the major part of which is spent on the fatigue crack initiation. This conclusion is consistent with the high cycle and very high cycle fatigue behaviour of specimens without any surface hardening layer.

PL

W pracy przedstawiono analizę wzrostu wewnętrznego pęknięcia typu „rybie oko” w plazmowo azotowanej, niskostopowej próbce wykonanej ze stali o wysokiej wytrzymałości. W badaniach powiązano dane otrzymane z obserwacji fraktograficznej pola prążkowanego w pobliżu środka pęknięcia w próbce poddanej złożonemu stanowi obciążenia giętno-skręcającemu z modelowaniem mechanicznym procesu pękania i propagacji szczeliny zmęczeniowej. Otrzymane wyniki wskazują, że faza propagacji stanowi jedynie drobną część całego procesu pękania zmęczeniowego, którego dominującym etapem jest inicjacja pęknięcia. Wniosek ten pozostaje w zgodzie z badaniami nad wysoko- i bardzo wysoko-cyklowym zmęczeniem próbek bez powierzchni utwardzanych.

Słowa kluczowe

EN

fish-eye; striations; fractography; nitrided steel

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 51 nr 2
• Strony: 439--446
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Slámečka K.

• Brno University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Brno, Czech Republic

autor

Pokluda J.

• Brno University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Brno, Czech Republic

autor

Kianicová M.

• Alexander Dubček University in Trenčín, Faculty of Industrial Technologies of Púchov, Púchov, Slovakia

Bibliografia

• 1. Agarwal N., Kahn H., Avishai A., Michal G., Ernst F., Heuer A., 2007, Enhanced fatigue resistance in 316L austenitic stainless steel due to low-temperature praequilibrium carburization, Acta Materialia, 55, 5572-5580
• 2. Chen D., Nisitani H., Mori K., 1992, [In:] Stress Intensity Factors Handbook, Vol. 3, Murakami Y. (Ed.-in-chief), SMSJ, Pergamon Press, p. 661
• 3. De La Cruz P., Odén M., Ericsson T., 1998, Influence of plasma nitriding on fatigue strength and fracture of a B-Mn steel, Materials Science and Engineering, A242, 181-194
• 4. Dvořák I., Hanák J., 1999, Fatigue fracture initiation and propagation in nitrided parts, Proc. Fatigue 99, 481-486
• 5. Genel K., Demirkol M., apa M., 2000, Effect of ion nitriding on fatigue behaviour of AISI 4140 steel, Materials Science and Engineering, A279, 207-216
• 6. Klesnil P., Lukáš P., 1992, Fatigue of Metallic Materials, Academia-Elsevier, Prague-Amsterodam
• 7. Lampman S.R., 1996, Fracture Mechanics properties of carbon and alloy steels, [In:] Fatigue and Fracture, Vol. 19, ASM International, Materials Park, OH, USA
• 8. Marines-Garcia I., Paris P.C., Tada H., Bathias C., 2007, Fatigue crack growth from small to long cracks in VHCF with surface initiations, International Journal of Fatigue, 29, 2072-2078
• 9. Onuki A., Yanagi N., Satoh N., Takase F., 1992, Fatigue strength of an ion nitrided steel, Proc. ECF9, 377-383
• 10. Pokluda J., Dvořák I., Horáková H., Major Š., 2006, Influence of plasma-nitriding surface layer on fatigue life of steel specimens under push-pull and bending-torsion, Proc. Fatigue 06, 0601A 24
• 11. Ranc N., Wagner D., Paris P.C., 2008, Study of thermal effects associated with crack propagation during very high cycle fatigue tests, Acta Materialia, 56, 4012-4021
• 12. Ruckert C.O.F.T, Tarpani J.R., Bose Filho W.W, Spinelli D., 2006, On the relation between micro- and macroscopic fatigue crack growth rates in aluminium alloy AMS 7475-T7351, International Journal of Fracture, 142, 233-240
• 13. Shiozawa K., Lu L.T., 2001, Superlong fatigue behaviour of shot-peened high-strength steel, Proc. International Conference in the Very High Cycle Fatigue, 165-171
• 14. Sirin K., Kaluc E., 2008, Effect of the ion nitriding surface hardening process on fatigue behavior of AISI 4340 steel, Materials Characterization, 59, 351-358
• 15. Slámečka K., Pokluda J., Bonaventurová K., Čelko L., 2011, Microfractography of fisheye fractures in nitrided steel, Chemick´e Listy, 105, 721-724
• 16. Slámečka K., Pokluda J., Kianicová M., Major Š., Dvořák I., 2010, Quantitative fractography of fish-eye crack formation under bending-torsion fatigue, International Journal of Fatigue, 32, 921-928
• 17. Song S.-H., Choi B.-H., 2003, Fatigue characteristics and fatigue limit prediction of an induction case hardened Cr-Mo steel alloy, Materials Science and Engineering, A361, 15-22
• 18. Wang Q.Y., Bathias C., Kawagoishi N., Chen Q., 2002, Effect of inclusion on subsurface crack initiation and gigacycle fatigue strength, International Journal of Fatigue, 24, 1269-1274