Fatigue lifetime of ADI from ultimate tensile strength to permanent fatigue limit

Abstract

S — N curve of austempered ductile iron was obtained in the range of lifetime including low cycle fatigue domain and high cycle fatigue domain up to 108 cycles. Ultimate tensile strength is used as a limiting value of the curve. Symmetric push-pull fatigue and tensile tests were performed at room temperature on isothermally treated nodular cast iron alloyed with copper and nickel having positive impact on mechanical, technological and fatigue properties of austempered ductile iron. Suitable functions for the fit of experimentally determined points were tested and their parameters were calculated. The best results were obtained using the Palmgren function and the function introduced by Kohout and Vechet. Since the loading frequency in high-cycle region is two orders higher than in low-cycle region, the effect of loading cycle frequency on fatigue behavior of the studied material is also studied. A possibility of discontinuity of experimental data between low-cycle and high-cycle regions is discussed.

Получена кривая усталости аустенитно-отпущенного ковкого чугуна (ADI) в диапазоне долговечности, включая области малоцикловой и многоцикловой усталости до 108 циклов. В качестве предельного значения указанной кривой используется предел прочности при растяжении. Проведены испытания на усталость при симметричном растяжении-сжатии и на растяжение при комнатной температуре изотермически термообработанного чугуна с шаровидным графитом, с добавками меди и никеля, которые оказывают положительное влияние на механические, технологические и усталостные свойства ADI. Осуществлена проверка соответствующих функций для описания экспериментально определенных точек; выполнен расчет параметров указанных функций. Наилучшие результаты получены при использовании функции Пальмгрена и функции, предложенной Когутом и Вечетом. Исследовано также влияние частоты циклов нагружения на усталостное поведение рассматриваемого материала с учетом того, что частота нагружения в многоцикловой области на два порядка превышает частоту нагружения в малоцикловой области. Рассмотрена также возможность отсутствия непрерывности в экспериментальных данных на участке между малоцикловой и многоцикловой областями.