表面形变强化对中碳钢疲劳强度的影响及强化机理

本文研究了表面形变强化对不同热处理状态的45Cr钢三点弯曲、不对称循环下疲劳强度的影响,并用x射线衍射法测定了残余应力的分布及半高宽,用电镜观察了断口形貌和断裂特征. 表面形变强化后材料疲劳强度的提高可归结为宏观残余应力、表面光洁度和组织结构变化三个基本因素. 高温回火试样经滚压强化后,其组织结构变化既有组织强化又有组织损伤,它对疲劳强度的影响比残余应力要小些.但当残余应力衰减较剧时,它又会成为影响疲劳强度的主导因素. 低温回火试样的形变强化效果显著.除了残余压应力的有利因素外,材料表层回火马氏体微观不均匀性的改善也对疲劳抗力的提高起了重要作用.     

形变氮化20钢拉伸断口和冲击断口的分形研究

本文利用垂直截面法测量了20钢经不同形变和氮化复合处理后拉伸和冲击断裂表面的分形维数．结果表明，材料的拉伸性能（σb、σs、δ）、冲击性能（Ak）和断口表面的分形维数DF均随形变量的增加而增加．冲击断口的分形维数DF与冲击功的对数1nAk之间呈正变化的线性关系．     

工艺强化后轿车等速万向传动轴材料扭转断裂研究

以工艺强化后某轿车等速万向传动中间轴材料试样的扭转断裂为对象,试验研究了不同载荷强化和损伤后试样的静扭转断裂和疲劳扭转断裂断口形貌、断口硬度特性以及剩余静强度、剩余静刚度和断口硬度之间的相互关系和变化规律.研究结果表明,无论是经过小载荷强化还是疲劳大载荷损伤的材料试样,其静扭转断裂断口都是横向剪切断裂且断口十分平齐;材料试样无论是否经历强化或损伤,其疲劳断裂断口呈现正断或横向切断不平齐两种形貌,正断和横向切断不平齐两种疲劳断口形貌与试样的强化过程、损伤过程以及试样的疲劳寿命之间没有明显的内在关系;疲劳过程中试样的剩余静强度、剩余静刚度和断口平均硬度的变化趋势和规律基本一致.     

钢中近界面微区的形变与断裂──Ⅱ─相界面近区的形变与断裂

选择几种钢、热处理成几类典型相组合的显微组织。试样经增量拉伸、中停，用光、电镜观察其表面，或其制备的剖面，或其冷冻断口，研究拉伸过程中相间不协调形变及相界面（含其近区）应力集中，协调形变、界面断裂及应力释放。从显微组织、微观界面力学行为的机理综合说明钢的宏观机械性能。     

硼含量及形变热处理对贝氏体钢性能的影响

随着球磨机、电铲等设备的大型化,对耐磨材料的综合性能提出了更高的要求。主要改变硼含量及形变热处理参数变化,研究其对贝氏体钢的影响规律。实验结果表明,在硼含量为0.005wt%及采用960℃×2h+290℃×2h等温淬火热处理工艺时金属的综合力学性能最优,洛氏硬度达到60HRC以上,冲击韧性大于7.4J/cm~2。另外,经过形变热处理的试样,形变量在10%~20%之间,组织明显变细,硬度提高1~3HRC,冲击韧性平均提高2J/cm~2。     

激光冲击强化对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响

采用高能量纳秒级脉冲激光,对42CrMo合金钢表面进行激光冲击强化处理,测定42CrMo钢在激光冲击强化后的残余应力、硬度及粗糙度,并对试样进行高温腐蚀试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面的微观形貌,研究激光冲击强化处理对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响.结果表明:激光冲击强化后试样表面腐蚀形貌明显比未进行激光冲击处理试样更好.激光冲击强化后42CrMo钢耐高温腐蚀性能得到提升,主要是由于材料表面残余压应力层能够抑制材料表面氧化膜的脱落,提高其耐高温腐蚀性能.与小能量激光冲击相比,大能量冲击可以大幅度提高试样表层的残余压应力值,并提高残余压应力的影响深度.     

形变强化对疲劳裂纹萌生的组织效应

通过对３种具有不同冷轧变形量且滚压分层组织的残余应力为零的薄板试样进行疲劳试验,探讨了在残余应力效应与组织强化效应分离后,形变强化对疲劳裂纹萌生的作用．结果表明：提高材料屈服强度,降低应力水平,则形变强化对延缓裂纹萌生的效果显著．     

奥氏体—铁素体区循环形变对Q235钢力学性能的影响

研究开发出了一种钢材料组织细化的新方法,即奥氏体——铁素体区循环形变,并采用自行设计的热模拟试样,研究了奥氏体——铁素体区循环形变对Q235钢力学性能的影响规律。结果表明：在大部分变形条件下,采用该方法所得到的Q235钢的抗拉强度大于500MPa,屈服强度大于400MPa,伸长率大于20%。     

粉煤灰/EPDM混炼胶增韧聚丙烯机理研究

将粉煤灰与三元乙丙橡胶(EPDM)混炼后与聚丙烯树脂熔融共混进行增韧改性。根据共混聚丙烯体系的相态结构、结晶形态、试样断口形态等的变化，探讨了粉煤灰／EPDM混炼胶增韧PP的机理。结果表明加入粉煤灰／EPDM后聚丙烯球晶细化，加入的橡胶相材料容易发生屈服形变以及材料中多相界面导致的不均匀性使其在受力时更容易产生大量的银纹，多种因素共同起到了增韧效果。而且在受力时产生大量银纹，起到了增韧效果。     

XCQ16和20Mn2车轴用钢疲劳失效的微观机理

利用扫描电镜(SEM)对XCQ16和20Mn2两种车轴用钢疲劳断口和裂纹扩展断口进行分析,研究疲劳失效过程中的裂纹萌生及扩展机理.结果表明:裂纹均是从试样表面萌生,非金属夹杂和位错是主要的萌生机制;XCQ16钢在疲劳断口中部区的裂纹闭合效应大于20Mn2钢,裂纹扩展较慢;两者在裂纹扩展区的扩展机理不同,XCQ16钢属于塑性断裂,20Mn2钢属于解理断裂;在非金属夹杂上,XCQ16钢多含氧化物和硫化物的混合夹杂,20Mn2钢主要是氧化物夹杂,混合夹杂对材料的疲劳性能影响较小.     

Z3CN20—09M铸造奥氏体不锈钢的低周疲劳行为

采用径向应变控制研究了Z3CN20-09M奥氏体不锈钢在室温和350℃高温下的低周疲劳行为．Z3CN20-09M不锈钢表现为先硬化后软化的循环特性,但硬化的程度取决于温度和应变幅．随着应变幅的增加,Z3CN20-09M钢的低周疲劳循环寿命逐渐减短,而相同循环次数下应力幅也随之提高．温度对Z3CN20-09M钢的低周疲劳行为影响较大,与室温相比高温下的循环硬化程度更高,相同应变幅下高温的低周疲劳寿命也高于常温下的寿命．通过疲劳实验的原位观察发现,奥氏体内的滑移面、夹杂物及奥氏体和铁素体两相的界面是疲劳裂纹可能的形核位置,奥氏体和铁素体两相的不协调变形使相界处产生应力集中,导致疲劳裂纹容易沿两相界面扩展．     

室温变形对低碳钢中析出物的影响

以一种低碳微合金钢为对象,通过热模拟实验研究了室温变形对最终组织中析出物的分布、尺寸以及成分等的影响.实验用试样的原始组织为铁素体、珠光体加少量贝氏体,采用一种快速加热短时保温的工艺方法探讨室温变形的作用.研究结果表明:室温变形通过影响试样内部的位错密度,不仅有效增加了析出物的弥散程度,还能够在一定程度上降低析出物的尺寸;从试样的组织形貌来看,采用该工艺,室温变形在维持等轴晶的前提下还有效减小了晶粒尺寸;另外,与未施加室温变形的试样比较发现,室温变形能够在一定程度上促进溶解度较大的微合金元素V的析出.     

节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的组织及性能

研究了节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的热轧及固溶后的力学性能和耐蚀性能,分析了其固溶和时效析出后的组织演变规律、冷变形过程中形变诱发马氏体相变及其磁性能.结果表明:该不锈钢的固溶组织为单相奥氏体,其力学性能和耐蚀性能均高于SUS304不锈钢;800℃保温4 h后,在晶界析出粒状氮化物,随着保温时间延长,逐渐沿晶界凸起片层状析出物并向晶内生长,保温20 h后,凸出的片层状析出物直径达20μm.冷轧压下率18.3%时尚未发现形变诱发马氏体组织,随着变形量增大,马氏体含量增多,磁导率上升,但与相同条件下的SUS304不锈钢相比,冷轧板固溶后相对磁导率可降至1.002,因此可用于低成本无磁不锈钢领域.     

2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的组织与力学性能

采用透射电镜、X射线衍射及普通金相技术研究了2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的显微组织。结果表明,该钢在固溶状态下组织为单相奥氏体,冷变形后组织中出现了诱发的ε马氏体与α′马氏体,同时产生了大量的形变孪晶。电镜观察表明,γ、ε、α′总是伴生出现,三者间存在[10]_γ∥[111]_α′∥[01]_s的取向关系。拉伸试验结果表明,该钢的屈服强度、抗拉强度随形变量的增加较一般金属快。采用铁素体仪对不同形变量下的α′马氏体的定量测量表明,随形变量增加,α′马氏体量增多。这说明该钢冷变形下强度的增加不仅来自奥氏体本身的应变硬化,诱发的α′马氏体也具有重要的作用。     

氮化08F钢中氮化物的TEM观察及室温形变的影响

本文采用单向减薄制样法在透射电镜下观察了氮化08F铜中氮化物的形态及分布。结果表明:在氮化未形变的试样中,亚稳定的氮化物α”—Fe_(16)N_2主要是沿晶体的(100)面析出,同时在奥氏体晶界上也析出片状的氮化物。在形变氮化试样中氯化物主要是在位错缠结区和晶界处析出,而且氮化物的形态也不一样。     

Effect of hot stamping parameters on the mechanical properties and microstructure of cold-rolled 22MnB5 steel strips

Thermomechanical experiments were carried out to reproduce the hot stamping process and to investigate the effects of process parameters on the microstructure and mechanical properties of stamped parts. The process parameters, such as austenitizing temperature, soaking time, initial deformation temperature and cooling rate, are studied. The resulting microstructures of specimens were observed and analyzed. To evaluate the mechanical properties of specimens, tensile and hardness tests were also performed at room temperature. The optimum parameters to achieve the highest tensile strength and the desired microstructure were acquired by comparing and analyzing the results. It is indicated that hot deformation changes the transformation characteristics of 22MnB5 steel. Austenite deformation promotes the austenite-to-ferrite transformation and elevates the critical cooling rate to induce a fully martensitic transformation.     

高温后钢管超高强石渣混凝土短柱的轴压性能

低碳超高强石渣混凝土是作者利用本地原材料以低至350 kg.m-3的水泥消耗量自主研发的新型环境友好型混凝土.本文以试件的直径、径厚比、混凝土强度等级、混凝土类型和温度为试验参数进行了12根试件的轴心受压试验,考察了高温后钢管超高强石渣混凝土短柱在轴心受压时的破坏形态,研究高温后钢管超高强石渣混凝土短柱的力学性能和剩余承载力.试验结果表明:在试验参数范围内,高温后试件的荷载-平均应变关系曲线与常温下的曲线相似,都可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、承载力下降段和承载力回升段等4个阶段;但高温后的曲线的弹性变形阶段明显缩短,弹性极限荷载与极限荷载的比值减小,刚度明显蜕化;峰值应变增大,而最大压缩应变明显减小;高温后钢管超高强石渣混凝土的剩余承载力系数比钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土的大,而高温后这两者的剩余承载力系数均比钢管混凝土的高,并分析了其机理.     

SA508-Ⅲ钢的氢致脆性行为

采用高温高压气相热充氢方法,将氢充入SA508-Ⅲ钢.在常温下,研究了氢与SA508-Ⅲ钢的拉伸变形行为的交互作用,以澄清钢的氢致脆性机理,为核电用钢的安全设计提供理论依据.结果表明,充氢使钢的屈服强度略升高,而钢的断面收缩率明显降低.充氢后钢的拉伸断口由纯微孔聚集型断口转变为韧窝加河流花样复合型断口.钢的屈服强度升高主要归因于在弹性变形阶段氢对位错的钉扎,从而阻碍了位错开动.然而在塑性变形阶段,氢随可动位错迁移并不断富集于碳化物与基体界面处,当氢浓度达到一定值时,造成碳化物与基体之间的结合强度降低,从而引起钢的塑性降低.     

Effects of annealing temperature on the microstructure and properties of the 25Mn-3Si-3Al TWIP steel

Microstructures and mechanical properties of the 25Mn twinning induced plasticity (TWIP) steel at different annealing temperatures were investigated. The results indicated that when the annealing temperature was 1000℃, the 25Mn steel showed excellent comprehensive mechanical properties, the tensile strength was about 640 MPa, the yield strength was higher than 255 MPa, and the elongation was above 82%. The microstructure was analyzed by optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). Before deformation the microstructure was composed of austenitic matrix and annealing twins at room temperature; at the same time, a significant amount of annealing twins and stacking faults were observed by TEM. Mechanical twins played a dominant role in deformation and as a result the mechanical properties were found to be excellent.     

大塑性变形过程中IF钢的组织演变

在室温下,使用半连续等通道挤压法对单块IF钢试样进行重复大变形实验,通过电子背散射衍射方法,对在此晶粒细化过程中的材料组织进行了分析讨论.结果表明,在不同挤压道次中组织变形主要发生在沿两通道连接的剪切面上,且材料由切应变产生塑性变形,挤压后的试样组织在横截面上应力保持一致;随着应变的增加,材料的组织细化不断加强;10道次后,最终的大角度晶界(HAB)占总数的90%左右,同时大角度晶界的间隙减少到1μm左右,试样的平均晶粒尺寸达到055μm左右.