超高强度钢加工表面完整性演变与扭转疲劳行为

　　\"本书针对超高强度钢扭力轴的粗车+精车+淬火回火+精磨+超声滚压强化等制造工艺过程，通过循环应变能量法与加工工序、疲劳测试实验相结合，综合运用扫描电子显微镜、电子背散射衍射和透射电子显微镜等测试表征技术，开展加工表面完整性演变与扭转疲劳行为研究，为实现超高强度钢扭力轴的高效率、高性能抗疲劳制造提供了理论基础与实验依据。第1章论述了扭转疲劳失效、超高强度钢扭力轴制造多工序过程、加工工艺对表面完整性、表面完整性对疲劳寿命、能量法预测疲劳寿命等几个方面的研究现状与发展趋势，介绍了本书的主要研究内容和体系。第2章针对超高强度钢扭力轴淬火回火前的加工工序，分析了加工表面层晶粒细化、塑性变形特征与晶粒位错取向差的关系，为加工工序+淬火回火表面层的疲劳扭转失效行为奠定工艺基础。第3章针对淬火回火前的加工工序，分析了加工表面完整性演变特征对循环应力-应变响应和横向剪断疲劳的影响，为研究淬火回火表面层的后续硬车与精密加工对疲劳寿命的影响奠定了工艺和理论基础。第4章针对淬火回火表面层的后续硬车代磨加工，阐明了硬车加工表面层特征对循环单周次背应力能密度和总背应力能的关系，确定了影响扭转疲劳性能的加工表面特征主因子，建立了硬车加工表面完整性特征与扭转疲劳行为的半高宽法映射模型，为研究淬火回火表面层的后续关键工序的优化与评价奠定了工艺和理论基础。第5章针对淬火回火表面层的后续精车、精磨等关键工序，构建了同时考虑车削与磨削加工表面完整性的位错能法预测疲劳寿命预测模型，评价了不同扭转应变疲劳寿命的车削与磨削加工表面完整性特征，优化并验证了淬火回火表面层+精车+超声滚压强化工序的可行性，为实现超高强度钢扭力轴的高效率、高性能抗疲劳制造提供了理论基础与实验依据。\"

　　王永，工学博士，讲师，2022年6月，毕业于北京理工大学机械与车辆学院、机械工程专业，导师为王西彬教授，主要从事加工抗疲劳制造方面的研究；2022年8月，入职于太原理工大学机械与运载工程学院、讲师；2022年11月进入晋西工业集团有限责任公司从事博士后研究，研究方向为动车组车轴零件滚压加工抗疲劳制造。作为项目负责人主持2020年度中国科协研究生科普能力提升项目“积劳成疾-金属疲劳断裂科普”（资助号：KXYJS202038），作为主要成员参与 自然基金项目和 重点研究项目3项（抗疲劳制造方向），在《Materials Science and Engineering A》《International Journal of Fatigue》《Chinese Journal of Aeronautics》《兵工学报》等期刊发表SCI/EI论文9篇，申请 发明专利6件。

第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 外研究现状
1.2.1 扭转疲劳失效行为
1.2.2 度钢扭力轴制造工艺过程分析
1.2.3 淬火回火工序与机械加工工序相结合的多工序
1.2.4 机械加工表面完整性对疲劳行为的影响
1.2.5 能量法预测疲劳寿命的研展
1.3 度钢扭力轴抗疲劳制造的发展趋势
1.4 本书章节安排与体系结构
第2章 淬火回火前的加工表面完整性特征和演变规律
2.1 引言
2.2 实验设计
2.2.1 试样设计
2.2.2 淬火回火前的工序设计
2.3 加工工序的表面完整性演变规律
2.3.1 表面形貌
2.3.2 晶粒细化层和塑性变形层
2.3.3 残余应力
2.3.4 显微硬度
2.4 加工工序+淬火回火表面层的演变规律
2.4.1 加工工序+淬火回火表面形貌
2.4.2 加工工序+淬火回火表面层的显微组织
2.4.3 加工工序+淬火回火表面层的晶体学特征
2.4.4 加工工序+淬火回火表面层的残余应力
2.4.5 加工工序+淬火回火表面层的显微硬度
2.5 加工工序+淬火回火表面完整性演变机制
2.5.1 表面层微观结构演变分析
2.5.2 表面层显微硬度和残余应力演变分析
2.6 本章小结
第3章 淬火回火前的加工表面层扭转疲劳失效行为
3.1 引言
3.2 扭转疲劳失效分析
3.2.1 剪切循环特征响应分析
3.2.2 加工表面层的扭转受力分析
3.3 扭转实验设计
3.3.1 测试装置
3.3.2 等效标距确定
3.3.3 扭转力学特性
3.4 加工工序表面层的疲劳失效行为特性
3.4.1 循环应力一应变响应曲线
3.4.2 疲劳断口特征
3.4.3 加工表面完整性特征对扭转疲劳行为的影响
3.4.4 加工表面完整性预测扭转疲劳寿命
3.5 加工工序+淬火回火表面层的疲劳断裂特征
3.6 加工工序+淬火回火表面层的循环塑性应变能
3.7 淬火回火前的加工工序优选
3.8 本章小结
第4章 淬火回火表面层的硬车加工表面
完整性与扭转疲劳行为的映射关系