范蕙萍 孙倩
摘 要：45号钢具有优良的综合性能，在生产中得到了广泛应用。变动载荷条件下工作的零部件极易出现疲劳失效甚至断裂。因此，研究45号钢疲劳寿命影响因素对实际生产具有重要意义。本论文综合目前各研究领域，总结出对45号钢疲劳寿命产生影响的因素，如应力性质、表面状态等，可供相关专业人员参考。
关键词：45号钢 疲劳失效 疲劳寿命影响因素
中图分类号：TH133.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0091-02
45号钢为优质碳素结构钢，自身硬度不高，切削加工性能较好，经过相应的热处理后，具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。在此种载荷性质下工作的零部件、结构极其容易出现疲劳失效甚至断裂。故国内众多高校、企业关于45号钢疲劳极限方面做了大量的研究。现结合有关资料对其研究结果进行分析、讨论和总结。
1 45号钢化学成分及力学性能
1.1 化学成分
45号钢属于中碳钢。除主加元素碳之外，还含有Mn、Si等合金元素，具体成分如表1所示。
1.2 力学性能
45号钢通常在调质或正火状态下使用，具有较高的强度和塑性，若调质成索氏体时又有一定程度上的韧性。具体力学性能如表2所示。
2 45号钢疲劳寿命测定方法及研究
疲劳试验的方法有很多，包括单点疲劳试验法、升降法疲劳试验、高频振动疲劳试验法、超声波法疲劳试验、红外热像技术疲劳试验等方法。围绕45号钢疲劳寿命测试我们已经开展了大量的研究。
沈阳大学机械工程学院的郭廷良教授，利用旋转疲劳试验机针对4种不同热处理规范的45号钢试件分别为低温回火（830℃水淬+400℃回火），亚温处理（770℃水淬+400℃回火），调质处理（830℃水淬+600℃回火），等温淬火（880℃加热+300℃盐浴淬火），做旋转弯曲疲劳试验，结果发现其抗疲劳性能有很大的差异。
实际服役中的零构件大多要承受变幅载荷，西安交通大学的魏建锋等人进行了调质45钢变幅载荷下疲劳寿命的研究，给出了恒幅载荷下疲劳寿命及变幅疲劳寿命预测；同样西北工业大学鄢君辉等人也进行了拉-拉变幅载荷下45钢切口件疲劳寿命的模拟及小规模的实验验证。
云南工业大学的王时越、迟珊等人，利用MTS Teststar810材料试验系统，应用Testware试验软件，进行了45钢高、低周复合疲劳寿命的试验研究，系统地阐述了高、低周循环应力比、高周循环次数和高周循环频率对复合疲劳寿命的影响。
江苏理工大学的戴希敏等人利用激光对45号钢进行表面冲击强化，在INSTRON1341电液伺服疲劳试验机上进行低频疲劳试验。激光冲击45钢后其表面硬度提高了大约32%，硬化層深度约为l00μm，试验表征材料平均疲劳寿命提高了60%左右。
金属构件经高频淬火后按照惯例都要进行回火处理，以消除内应力，防止变形和开裂。云南机床的张世琼等人对45钢进行感应热处理工艺（高频淬火后不回火）代替传统的表面热处理工艺，保留了工件表层的残余压应力。试验表征残余压应力有提高工件疲劳强度的作用。
3 结语
综合45号钢在实际生产中的应用及学术研究，可以总结出影响45号钢疲劳寿命的因素有以下几方面。
（1）材料的热处理状态会对其疲劳性能产生影响。热处理制度不同，获得的组织有差异，从而决定了性能的不同。
（2）载荷的性质、应力特性、循环次数及频率不同其疲劳寿命也有很大的差异。
（3）表面状况。表面硬化层及表面层中的残余应力可以提高疲劳寿命。
参考文献
[1]孟成.45号钢的概况及热处理方法[J].中国新技术新产品，2011（9）：125-126.
[2]魏建锋，郑修麟.调质45钢变幅载荷下疲劳寿命预测[J].机械科学与技术，2000（3）：447-448.
[3]鄢君辉，赵康，王泓，等.拉-拉变幅载荷下45钢切口件疲劳寿命的分布及其模拟[J].西北工业大学学报，2001（3）：472-475.
[4]王时越，迟珊，邵剑飞，等.45钢高低周复合疲劳寿命的试验研究[J].云南工业大学学报，1998（1）：65-67，87.
[5]戴希敏，任乃飞，张永康，等.激光冲击提高45钢疲劳寿命的研究[J].应用激光，1998（6）：268-270，244.
[6]张世琼，陈君才，谭亚君.残余应力对表面淬火后45钢疲劳寿命的影响[J].昆明工学院学报，1986（3）：72-81.
