c-Mn钢和焊缝金属韧性数据分散的原因

通过同一温度下的多试样COD和Charpy V 韧性试验,结合宏观微观力学参数测量、断口及金相观察和微观断裂过程分析,对C-Mn钢及其焊缝金属韧性数据分散的本质原因进行了研究。发现分散的本质原因是组织中可作为起裂源的薄弱组织相对于裂纹或缺口前端的位置以及薄弱组织的解理强度σ_f,其中前者是主要原因。有薄弱组织存在的多层焊缝不均匀组织的韧性数据分散度大于组织较为均匀的母材。试样几何尺寸、切口位置和实验温度的不同是引起韧性数据分散的宏观因素。     

冲击功与COD转变温度的相关关系

对普通C-Mn钢,Cr-Mo钢和三种焊缝金属进行了系列温度示波冲击试验,COD试验和屈服强度的测定,通过对实验结果的分析发现,中低强结构钢和焊缝金属的冲击韧性和断裂韧性的延脆转变温度之间存在着统一的相关关系,即试验材料的两韧性的延脆转变温度迁移量与材料的应变速率敏感性呈线性关系。因此,推荐了工程上用冲击韧性推测断裂韧性的方法,并指出这一相关关系存在的内在原因是不同试验材料的缺口冲击试样和裂纹静载试样在延性断裂过程、解理的力学条件以及解理微观机制这三个方面的相似性。     

00Cr12Ni不锈钢焊接热影响区的组织及韧性

采用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了00Cr12Ni不锈钢不同热输入下的焊接热循环.研究了热模拟试样的组织及冲击韧性.实验结果表明,焊接粗晶区晶粒大小和马氏体的体积分数均随热输入的增加而增加;细晶区组织以马氏体为主,有少量的铁素体,晶粒非常细小;焊接粗晶区试样的室温冲击功随热输入的增加而降低;不同热输入下,细晶区模拟试样均具有优良的冲击韧性;粗晶区冲击试样均为脆性断裂,而细晶区冲击试样均为韧性断裂;为得到组织细小、韧性优良的焊接热影响区,应尽量采用小的热输入规范.     

C-Mn焊缝区缺口和裂纹试样的宏观断裂行为

本文测定了C-Mn钢母材,C-Mn和Ti-B焊缝金属在不同温度下的Charpy V,COD和预制裂纹冲击试验中的断裂载荷、韧性值和断口上纤维裂纹长度,同时也测定了这些材料的力学性能。结果表明COD裂纹试样的局部解理断裂应σ_f比Charpy V 缺口试样高约600MPa。在试验温度区内,控制韧性的因素是断裂载荷、纤维裂纹长度和单位纤维裂纹扩展能量。母材较低的屈服应力σ_y,较强的σ_y对载荷速度的敏感性和较低的σ_f,使其Charpy V脆性转变温度高于焊缝,COD脆性转变温度低于焊缝。还对各韧性试样断裂行为的差别与建立Charpy V和COD结果之间关系的条件也进行了讨论。     

室温下TC11钛合金准静态拉伸力学性能实验研究

针对典型航空材料TC11钛合金的拉伸性能,采用准静态拉伸实验对不同应变率条件下的TC11钛合金的应力-应变关系进行了研究,利用扫描电镜分析了其拉伸断口形貌。实验结果表明:TC11钛合金具有一定的应变率敏感性,抗拉强度和屈服强度均会受到应变率的影响;准静态拉伸时TC11钛合金试样出现了颈缩现象,试样截面形状为杯锥状,试样断口存在光滑的剪切唇区和灰色的纤维区,其断裂属于韧性断裂,但是其韧性较差;TC11钛合金拉伸断口形貌主要为大小不一的韧窝,随着应变率的增大,试样拉伸断口韧窝的大小和深度均变小,同时出现了少量的撕裂棱和准解理面,试样的断裂机制为以韧性断裂为主和伴有准解理断裂。因此,在准静态拉伸条件下,TC11钛合金的力学行为与应变率有关。     

C-Mn钢及焊缝金属各韧性的统一性

在系列温度下测定了16MnR钢及三种焊缝金属的四项韧性指标:VCharpy冲击韧性、预裂纹Charpy冲击韧性、四点静弯缺口韧性和断裂韧度COD,同时测定了四种材料的屈服强度。发现四项韧性指标的延脆转变温度可以通过各材料的屈服强度对温度和加载速率的依赖而统一起来,各韧性的延脆转变现象均由局部解理条件所控制,为简化工程材料抗断性能的评定和断裂理论研究的深入提供了可能。     

C-Mn钢和焊缝金属韧-脆转变微观断裂行为

对C-Mn钢和焊缝金属的COD,4PB,Charpy V和3NB试样在韧-脆转变温度区产生不同纤维裂纹长度后的断裂进行了卸载试验。通过对卸载试样纤维裂纹尖端及其两侧的微孔形态变化的观察和测量,断裂试样断口韧窝形貌以及起裂源粒子及其位置的观察和测量,对上述试样韧-脆转变区的微观断裂机理进行了分析研究。发现无论是裂纹试样还是缺口试样产生纤维裂纹后发生解理断裂的临界事件都是铁素体裂纹的扩展。韧-脆转变的主要影响因素为纤维裂纹扩展其前端三向应力度和最大正应力上升并超过临界值。韧性值的波动是由于在纤维裂纹扩展过程中,其尖端宽度的随机变化和材料中薄弱环节的随机分布引起的。     

预应变对不同晶粒度合金钢缺口试样断裂行为的影响

对两种不同晶粒度的低合金高强钢(WCF-62)的试样在常温下获得均匀预应变后(0～20%),在-125 ℃下对预应变和未预应变的试样进行了四点弯曲试验,测量了宏观和微观力学参数,以及断口参数.并结合有限元计算所得的不同预应变条件下的缺口前端的应力应变场分布,分析了预应变对不同晶粒度低合金高强钢缺口试样断裂行为的影响.结果表明:粗晶和细晶材料在室温预应变3%后,缺口韧性有明显的降低,但是随预应变进一步增加,缺口韧性基本保持不变.原因是预应变3%后两种材料解理断裂都转变为起裂控制.     

焊接接头低温断裂参量的研究

测定不同焊缝比例的Ｃ—Ｍｎ钢焊接接头的４ＰＢ试样和ＣＯＤ试样低温断裂参量,比例小于一定值时解理裂纹起裂于母材各区,韧性可以用σｆ／σｙ较窄的分散带表征;当焊缝金属比例大于一定值时,解理裂纹主要起裂于焊缝的过热区或亚临界再热区,韧性也可用相应的σｆ／σｙ较窄的分散带表征,而且σｆ／σｙ值和４ＰＢ断裂能量Ｅ,ＣＯＤ试样的ＣＯＤ值下限有明确的对应关系,说明可用分散度小的σｆ／σｙ表征一个微观不均匀的焊接接头的韧性     

WCF－62钢微观断裂过程的研究

采用不同裂纹深度试样及不同类型缺口试样对ＷＣＦ－６２铜下平台及转变区的微观断裂过程进行了研究。在下平台区，断裂为应力控制的Ｋ主导过程，裂纹及缺口试样解理的临界过程分别为第二相尺寸及贝氏体束宽度的微裂纹向周围基体的扩展。在转变区，随延性裂纹扩展，裂端三轴应力度增加，裂端主应力的提升由应力强化与应变强化两个因素决定，延性裂尖宽度变化及解理点在裂尖前的分布均具有随机性，从而导致韧性值的分散。     

碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同、碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢ＣＯＤ裂纹试样断裂韧性的测试，宏微观断口和力学参数的测量，结合断口、金相观察分析，对碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响及其机理进行了研究．结果表明：在裂纹试样的解理断裂中，临界事件是碳化物粒子尺寸的微裂纹扩展进入铁素体基体．碳化物粒子尺寸在决定局部断裂应力。ｆ和有关的韧性参数中起决定性作用．在铁素体晶粒尺寸和屈服应力相同的条件下，大碳化粒子尺寸的材料具有低的裂纹断裂韧性．     

跨高比对混凝土双K断裂参数的影响

实验中经常采用标准三点梁测试材料的双K断裂参数；起裂韧度KIc^ini和失稳断裂韧度KIc^un，而在实际工程中，跨高比并不总是等于4，为得到材料实际且准确的断裂韧度，有要研究距高比对双K断裂参数的影响。文章通过数值模拟三点弯曲梁试件（跨高比范围3－8）来探究双K断理解能数随跨高比的的变化趋势。同时，数值实验模拟了材料强度及试件高度双K断裂参数的影响。结果表明，失稳断理解韧度KIc^un与跨高比无关，是材料内在性能，对混凝土材料而言，可以作为预测材料不稳定扩展的一个准则；而起裂韧度KIc^ini不仅随着材料的强度变化，就试件的高度和跨高比而言，也呈现出一定的尺寸效应，需要进一步研究。     

SiC 粒子增强铝基复合材料的断裂行为

通过拉伸和两种缺口断裂韧性试验（４ＰＢ和３ＰＢ）及断口和卸载试样金相观察分析,对ＳｉＣ粒子增强铝基复合材料的断裂行为进行了研究．结果表明：ＳｉＣ粒子与基体界面发生脱粘开裂形成微裂纹并扩展进入基体是其主要断裂过程．在ＳｉＣ粒子加入量相同,并进行Ｔ６处理的条件下,大尺寸ＳｉＣ粒子的复合材料具有较高的断裂强度和断裂韧性．     

试件形式对混凝土失稳韧度KIC^un的影响

为了确定用三点弯曲梁和楔入劈拉两种形式试件所测的混凝土失稳韧度KIunC是否相同以及有多大差异,从两种形式试件KIuCn的比值入手,对二者失稳韧度的关系进行了分析.结果表明,当试件的混凝土材料相同、高度也相同时,用三点弯曲梁和楔入劈拉试件测得的混凝土失稳韧度差异甚小.     

晶须改性氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的研究

为了改善氰酸酯树脂基复合材料的层间性能,研究了不同类型晶须材料,即硼酸铝晶须、钛酸钾晶须和硫酸钙晶须对氰酸酯树脂的增韧改性作用,并探讨了硼酸铝晶须对氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的力学性能和耐湿热性的影响.研究结果表明:3种晶须材料均可显著提高氰酸酯树脂的弯曲强度和冲击强度,硼酸铝晶须改性效果最佳;硼酸铝晶须添加到氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料中,复合材料的层间剪切强度和弯曲性能大幅增强,耐湿热性能明显提高.SEM分析表明:晶须在材料破坏过程中,能起到"锚钉"和阻止微裂纹扩展的作用,是氰酸酯树脂的韧性以及复合材料的层间剪切强度得到改善的主要原因.     

12Ni3CrMoV钢焊接热影响区的断裂特征

本文采用裂纹张开位移(COD)试验方法,对60公斤级高强钢(12Ni3CrMoV)的热模拟试样,单道焊和多道焊实焊试样,热影响区的断裂韧性和裂纹扩展阻力进行了详细的研究.研究表明,在12Ni3CrMoV钢的焊接热影响区中存在着粗晶区脆化和不完全相变区脆化.粗大的马氏体和焊接过程产生的粒状贝氏体是脆化的内在原因.热模拟试样能够反映热影响区中各种组织的相对韧性次序.在模拟粗晶区中,晶粒度的大小是影响裂纹扩展阻力的主要因素.热模拟粗晶区的断裂韧性最差,而多道焊粗晶区具有较好的韧性,这是因为多道焊的粗晶区中马氏体经过多次热循环回火所致.焊接热模拟试样能够反映热影响区中对应组织的韧性,但利用热模拟试样难以评定实际焊接接头中热影响区的裂纹扩展阻力.     

X60级输油(气)管线钢环焊接头的断裂韧性

本文对两种X60级输油(气)管线钢环焊接头在系列温度下的断裂韧性(COD)进行了试验研究,对影响断裂韧性的显微组织因素进行了分析讨论,对用COD值来评定管线钢及其焊接接头的韧脆转化能力进行了探讨。     

水岩作用下砂岩断裂韧度及抗拉强度的试验研究

为了解在考虑时间效应的水岩作用下砂岩Ⅰ型断裂韧度、抗拉强度的变化规律及其相关性,选取三峡库区库水变幅带砂岩为研究对象,设计紧凑的实验方案,对周期性饱水-风干循环状态和长期饱水状态下的砂岩试样开展了三点弯曲断裂韧度试验和劈裂抗拉强度试验.试验结果表明:在水岩作用下,砂岩的断裂韧度和抗拉强度软化效应明显,且随着浸泡时间的增加,软化效应呈先增大后稳定的趋势.同时,在同一周期内砂岩试样的断裂韧度和抗拉强度有相近的软化系数,契合岩石的抗拉强度和断裂韧度存在较好的相关性.最后通过数据拟合得到了砂岩断裂韧度与抗拉强度的相关关系,拟合相关性较高,并通过与试验数据的比较,验证了公式的可行性.研究成果对水岩作用下砂岩断裂韧度与抗拉强度的相关性有一定的参考价值,为通过砂岩抗拉强度预测估算断裂韧度提供了便利,同时也可为其他类型岩石的相关研究提供参考.