本文阐述了目前国内外高强度弹簧钢的发展趋势。主要采用光学金相、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、旋转弯曲疲劳实验、裂纹扩展速率实验等手段,丌发研究了一种2000MPa级中碳高强度弹簧钢的疲劳破坏行为,以期为开发新一代高强度弹簧钢提供数据积累。 对实验钢微观组织的观察表明,其微观组织随回火温度的变化情况与一般中、高碳钢基本一致。由于实验钢中硅含量较高,能够阻碍和推迟ε-碳化物的溶解以及渗碳体的析出,因而上述组织转变过程被明显推迟。这使得当回火温度低于350℃时,随着回火温度的升高,实验钢的硬度和抗拉强度缓慢降低,屈服强度逐渐升高;当回火温度大于350℃时,实验钢的硬度、抗拉强度和屈服强度均开始明显下降。 旋转弯曲疲劳试验结果表明,实验钢的疲劳极限在回火温度为350℃时有最大值,达到810Mpa。这主要是实验钢在此回火温度下具有良好的强韧性配合。实验钢的疲劳性能明显优于传统的弹簧钢60Si2CrVA。引起实验钢疲劳破坏的非金属夹杂物主要为含Ti和V元素的多棱角、硬脆的碳氮复合夹杂物,其尺寸较大,平均大小为50+10μm。在200℃和350℃回火时,夹杂物引起疲劳断裂的断裂模式绝大部分为所谓的“鱼眼”断裂;当回火温度提高到500℃时,实验钢的疲劳破坏与中低碳钢一样均起源于表面基体。 裂纹扩展速率实验表明不同回火温度下的实验钢的疲劳裂纹扩展速率在裂纹扩展的第二阶段对微观组织的变化并不敏感。实验还发现Paris公式中的m和C值相互互补,变化很小,两者共同体现了实验钢裂纹扩展速率的第二阶段具有对不同的微观组织特征并不敏感的现象。 此外,用由Murakami提出的极值统计法和传统的经验公式还对实验钢的疲劳极限进行了预测,结果表明预测值与试验结果出入较大,因而有待进一步完善高强度钢疲劳极限的预测方法。