具有片层状结构珠光体团的有限元分析

实验表明具有片层状微结构珠光体钢是一种结构敏感材料,其细观结构尺寸--层间距对其疲劳寿命影响显著.作者从对具有不同片层间距的珠光体团的有限元分析结果出发,定性分析了层间距对其力学性能及疲劳寿命的影响机制.进而说明了定量建立材料微观结构与微观结构对宏观响应的影响之间的关系的必要性,以及在材料本构行为的描述中引入微观结构和微观机理影响的重要性.     

细片层珠光体团的塑性响应特性

细片层珠光体团是由铁素体片和渗碳体片交替叠合而成的复相材料。在小片层间距和各相材料均为弹塑性的假设下,采用有限元方法分析了垂直于片层方向上的材料响应特性及层厚的影响,并用非经典塑性理论推导了珠光体团的弹塑性本构方程。对不同加载方向上珠光体团的响应特性和循环蠕变特性进行了分析。可作为进一步研究珠光体材料的宏观响应特性、损伤和失效的基础     

大过冷工艺下珠光体钢亚结构组织及力学性能

采用TEM和MTS Landmark试验机研究盐浴大过冷工艺下SWRS82B珠光体钢亚结构组织变化及其力学性能,从热力学、动力学和碳原子扩散等方面探索最优热处理工艺。研究结果表明,大过冷工艺下珠光体亚结构组织明显细化,珠光体团尺寸细化至2.39μm,最小片层间距为62.11 nm,且出现粒径55 nm左右的纳米级渗碳体,三者受大过冷工艺的过冷温度和时间的影响较复杂;珠光体钢强度主要由珠光体片层间距决定,而塑性主要受团尺寸影响,二者均受纳米级渗碳体影响,随大过冷工艺的过冷温度和时间的变化而变化。最优大过冷工艺参数为300℃/3 s+550℃。     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲(3PB)缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.     

Al元素对高碳珠光体钢连续缓慢冷却相变行为的影响

结合试验与热力学、动力学计算,研究了在缓慢冷却条件下Al合金化对C-Si-Cr-Mn系高碳钢珠光体转变行为的影响。结果表明,在锻造后空冷条件下,不添加Al和添加1.5%Al的试验钢室温组织均为珠光体和少量马氏体,与Al-free钢相比,添加1.5%Al的试验钢的珠光体片层间距为130 nm,细化了约20 nm,维氏硬度HV_1降低了约56。结合热力学和动力学计算结果可知,Al元素的添加可以提高试验钢的珠光体转变温度及缩短珠光体转变时间,增大了奥氏体向珠光体转变的自由能,促进珠光体形成的同时也起到细化珠光体片层间距的作用。     

奥氏体形变对GCr15钢珠光体片间距的影响

探讨了奥氏体形变对GCr15钢连续冷却下珠光体产物片间距的影响。片间距的测定方法是采用加权统计平均值。实验结果表明,在相同的冷却速度下,奥氏体形变后所得珠光体产物片间距增大,并在一定形变温度下,随着奥氏休变形量的增大,珠光体产物片间距的变化有一极大值。     

铁素体-珠光体组织中解理微裂纹形成的细观力学分析

针对铁素体 珠光体钢中解理微裂纹的形成机理,用有限元方法计算了铁素体 珠光体组织细观尺度内应力应变的分布及其随外加宏观应力的变化.研究结果表明,铁素体内的等效应力σe和正应力σ11低于珠光体,但其等效塑性应变εep高于珠光体.在铁素体和珠光体中的等效塑性应变和正应力分布不均匀,在某些铁素体 珠光体边界处存在较高的塑性应变和正应力集中,在某些珠光体中也存在较大的正应力,从而使解理微裂纹易于在该处形核并长大.     

奥氏体化状态和钒对珠光体型钢轨钢韧性的影响

以重轨钢ＰＤ２和ＰＤ３为对象，重点研究了热轧态和重新热处理状态珠光体的韧性。研究结果表明，奥氏体状态（晶粒大小、成分均匀化及碳化物溶入或析出程度等）及珠光体的形态和片层间距是影响珠光体冲击韧性的主要组织因素。奥氏体晶粒的细化、珠光体片层的细化、奥氏体成分的均匀化及强碳化物形成元素在奥氏体状态的固溶化是珠光体钢韧化的基本途径。     

铁素体和珠光体含量影响变形过程的原位研究

在扫描电镜下原位观察了两种钢的拉伸变形过程,两种钢分别为以铁素体为主、含少量珠光体的纯净高强钢和以珠光体为主、含少量先共析铁素体的车轮钢.纯净钢拉伸时,不论试样厚度满足平面应变与否,均以铁素体的滑移变形为主,并最终导致韧性开裂,裂纹连续扩展,少量的珠光体对整个变形断裂过程几乎没有影响;断口呈现韧窝状.对于车轮钢,当试样厚度很薄不满足平面应变条件时,尽管先共析铁素体很少,拉伸时,仍以先共析铁素体的变形为先导过程,并在先共析铁素体与珠光体的界面处优先开裂,成为不连续微裂纹,断口呈现韧窝和准解理两种混合特征;当试样厚度满足平面应变条件时,则以珠光体中渗碳体片层的脆性开裂为主,断口呈现准解理特征.     

A3钢单调拉伸和纯扭转力学性能实验研究

采用Instron4505实验机和NJ-100B扭转实验机对A3钢试件作单一拉伸和纯扭转实验，实验结果表明，在应变值较小的情况下，拉伸曲线和扭转实验的等效应力应变曲线基本重合，并且在屈服阶段单一拉伸得到的等效应力值要明显高于纯扭转时的等效应力值．实验结果对A3钢在工程中的应用提供了依据。     

氮含量对SWRH82B盘条组织和性能的影响

为了研究不同含氮量的SWRH82B盘条在组织和性能等方面的差异,利用液压万能试验机对盘条进行拉伸试验,利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察盘条的微观组织、拉伸断口及第二相析出情况。结果表明：增氮使索氏体组织的层片间距更细小;增加1.38×10-4的氮可使盘条的屈服强度提高8 MPa、抗拉强度提高28 MPa、延伸率降低1.8%、断面收缩率降低5.8%;高氮盘条比低氮盘条的拉伸断口上有更多的夹杂物;高氮盘条中的析出物更多且分布较弥散,析出物主要集中在位错线或原奥氏体晶界上,经标定,析出物中含有细小的V(C,N)颗粒。     

控轧控冷工艺参数对60Si2MnA线材中珠光体形态的影响

研究了60Si2MnA线材控轧控冷工艺参数对所析出的珠光体的影响.结果表明:在其他工艺参数相同的情况下,珠光体平均片层间距主要取决于吐丝到集卷过程的冷却,这一过程冷速越快,珠光体平均片层间距越小;珠光体平均片层间距随着吐丝温度或终轧温度的升高呈下降的趋势;终轧后快冷容易出现退化珠光体,并且其含量随相变区冷速的加快而明显增多;较低的终轧温度使珠光体球团直径明显减小.     

穿水冷却对GCr15轴承钢组织和力学性能的影响

通过4种穿水冷却工艺生产20mm热轧GCr15轴承钢棒材,研究了穿水冷却对热轧及球化退火、淬回火热处理后轴承钢组织和力学性能的影响.结果表明:终轧前后均采用穿水冷却,控制终轧温度在800~860℃,上冷床返红温度为620℃,能明显降低先共析碳化物及珠光体相变温度,减小热轧轴承钢中先共析碳化物厚度、连续度及珠光体片层、球团大小.退火及回火组织中碳化物厚度减小,均匀性增加,防止了粗大未溶网状碳化物的遗传.热轧及热处理后轴承钢抗拉强度及面缩率均增强.     

钢丝网增强混凝土复合材料结构参数优化试验

为提高混凝土复合材料的力学性能,提出了一种新型防护材料——钢丝网增强混凝土,并优化了其结构参数。以混凝土为基体材料、多种规格的钢丝网为增强材料,设计了多种层间距,研制了多种钢丝网增强混凝土复合材料。通过试验分析,比较了复合材料的结构参数对其静态抗压、抗弯、抗劈拉性能以及动态抗冲击性能的影响。研究表明,直径0.5 mm、网格边长3 mm和层间距5 mm的钢丝网增强混凝土复合材料的力学性能较好、成本较低,是本试验中最优的复合材料。     

三段式控冷工艺对82B线材组织和性能的影响

提出风冷段三段式控制冷却工艺,即在冷却过程中加入模拟相变热的加热过程,以模拟热轧82B线材的实际风冷过程,分别研究相变前冷却速率、返温温度以及相变后冷却速率对82B线材组织和性能的影响。结果表明,返温温度和相变前后的冷却速率对珠光体片层间距都有影响,整个风冷过程的冷却速率对碳化物的析出均有影响,而马氏体的产生主要与返温温度和相变后的冷却速率相关;提高相变前后的冷却速率,都会提高线材的抗拉强度,加快相变前冷却速率以及降低相变后的冷却速率会使线材的面缩率提高。     

钡处理钢的微观组织和机械性能

在实验室和现场试验条件下分别采用Si-Ca和Si-Ca-Ba合金处理304 L不锈钢和70钢,在金相和扫描电镜观察与钢材机械性能测定后发现,钡在钢液中是一种强的表面活性元素,可以改变晶粒表面能,使不锈钢铸态组织明显细化,70钢中珠光体片层厚度减小,珠光体形貌呈团簇状趋势分布.残存在钢中的钡含量很小,含钡析出相多处于晶界和相界位置,提高了晶格错配程度,在热处理和变形过程中,阻碍晶界和位错的运动,可以起到强化晶界和钉扎位错的效果,从而提高钢材的机械性能.