Fractographically-aided analysis of fish-eye crack growth in nitrided steel

An analysis of the internal fish-eye crack growth in a plasma-nitrided high-strength lowalloy steel specimen has been performed. The study combines information obtained from the fractographical observation of the striations field located near the centre of the fish-eye crack on the specimen subjected to combined bending-torsion loading with the linear elastic fracture mechanics modelling of the fatigue crack propagation. The results suggest that the propagation stage constitutes only a minor part of the total fatigue life, the major part of which is spent on the fatigue crack initiation. This conclusion is consistent with the high cycle and very high cycle fatigue behaviour of specimens without any surface hardening layer.

W pracy przedstawiono analizę wzrostu wewnętrznego pęknięcia typu „rybie oko” w plazmowo azotowanej, niskostopowej próbce wykonanej ze stali o wysokiej wytrzymałości. W badaniach powiązano dane otrzymane z obserwacji fraktograficznej pola prążkowanego w pobliżu środka pęknięcia w próbce poddanej złożonemu stanowi obciążenia giętno-skręcającemu z modelowaniem mechanicznym procesu pękania i propagacji szczeliny zmęczeniowej. Otrzymane wyniki wskazują, że faza propagacji stanowi jedynie drobną część całego procesu pękania zmęczeniowego, którego dominującym etapem jest inicjacja pęknięcia. Wniosek ten pozostaje w zgodzie z badaniami nad wysoko- i bardzo wysoko-cyklowym zmęczeniem próbek bez powierzchni utwardzanych.