在實(shí)際應(yīng)用中，許多零件或構(gòu)件都是因受到多次沖擊載荷而失效的，如鑿巖設(shè)備中的釬桿、釬頭，鍛造設(shè)備中的錘桿和鍛模等。對(duì)于這些承受沖擊載荷的材料，多次沖擊疲勞性能是主要性能指標(biāo)之一。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)多沖疲勞性能的評(píng)價(jià)和研究存在著較大的分歧，普遍認(rèn)為在沖擊能量較低時(shí)多沖疲勞可以用疲勞試驗(yàn)替代，在沖擊能量較高時(shí)可以用一次沖擊試驗(yàn)替代，但是由于多沖疲勞破壞機(jī)理與一次沖擊破壞及疲勞破壞的機(jī)理不同，所以用一次沖擊或疲勞試驗(yàn)結(jié)果表征材料的多沖疲勞性能存在一定的局限性。30CrNi4Mo鋼屬于鉻-鎳-鉬系高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼，該鋼種含有較高的鎳，具有很高的淬透性和良好的韌塑性，在工業(yè)生產(chǎn)中，常用來(lái)生產(chǎn)一些即要求強(qiáng)度又要能承受沖擊和交變載荷作用的零件（如釬具、連桿等），但較高的鎳含量增加了材料成本。為降低材料成本，研究人員研發(fā)了一種替代30CrNi4Mo鋼的無(wú)鎳新型貝氏體鋼，主要研究了不同熱處理后新型貝氏體鋼和30CrNi4Mo鋼的力學(xué)性能和多次沖擊疲勞性能，為新型貝氏體鋼替代30CrNi4Mo鋼提供依據(jù)。

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試驗(yàn)材料為自行研制的新型貝氏體鋼和商用30CrNi4Mo鋼。30CrNi4Mo鋼棒直徑為30mm；新型貝氏體鋼為中碳鉻-錳-硅-鉬系貝氏體鋼，主要的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）為0.25～0.35C，1.4～2.0Si，1.8～2.5Mn，0.6～1.0Cr，Mo適量。新型貝氏體鋼的冶煉采用500kg電爐熔煉，經(jīng)模鑄、退火、鍛造成直徑48mm的棒材。試樣熱處理工藝：30CrNi4Mo鋼860℃奧氏體化后，分別進(jìn)行空冷+200℃回火、油冷+200℃回火及油冷+570℃回火三種處理，回火時(shí)間均為2h；新型貝氏體鋼900℃奧氏體化后，分別進(jìn)行水冷、油冷和空冷+300℃×2h回火。用CMT5105A型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)；用HR-150A型洛氏硬度儀測(cè)定硬度；用JB-30/15型沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)；用DSWO-150型沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行多次沖擊疲勞試驗(yàn)。用Neophot3型光學(xué)顯微鏡觀察疲勞裂紋擴(kuò)展形貌，腐蝕液為4%的硝酸酒精溶液；用JEM-200CX型透射電鏡（TEM）觀察顯微組織；用D/max-2400型X射線衍射儀（XRD）進(jìn)行物相分析；用Amaray-1000B型掃描電鏡（SEM）觀察多次沖擊疲勞斷口形貌。

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試驗(yàn)結(jié)果表明：30CrNi4Mo鋼經(jīng)奧氏體化后空冷和油冷+低溫回火處理均具有高的強(qiáng)度和良好的沖擊韌度；油冷后隨回火溫度的提高，組織由回火馬氏體+殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w，油冷+高溫回火后具有良好的強(qiáng)韌性配合，且沖擊疲勞總壽命高于空冷和油冷+低溫回火的；新型貝氏體鋼在水冷、油冷和空冷+低溫回火均具有良好的強(qiáng)韌性配合，空冷+低溫回火的沖擊疲勞壽命高于水冷、油冷+低溫回火的；空冷+低溫回火狀態(tài)下新型貝氏體鋼多沖疲勞壽命較高，可替代30CrNi4Mo鋼用作抗沖擊載荷材料。