再论发挥金属材料强度潜力问题——强度、塑性、韧度的合理配合(续完)

本文根据我所集体研究成果初步总结了常用的钢铁材料在各种服役条件下断裂失效的表征参量与强度、塑性、韧度的关系。主要结论为在一定服役条件下强度与塑性、韧度的适当配合可以得到这些参量的最佳值,而这个最佳值所要求的强度、塑性、韧度的配合随服役条件的改变而向一定的方向改变。这些变异的规律指出了一个在保证安全的条件下充分发挥材料强度潜力以达到提高材料承载能力和延长使用寿命的途径。     

18Cr2Ni4WA钢不同组织形态及其机械性能之间关系

本文研究了18Cr2Ni4WA钢在相同温度下奥氏体化后,以不同速度冷却获得的组织形态和回火转变产物,以及它们在静态与动态下的宏观机械性能.并探讨了上述组织形态与材料基本机械性能之间的关系. 试验结果表明:低碳马氏体具有较好的综合机械性能,但对裂纹较敏感;以低碳马氏体为基,分布少量粒状贝氏体的复相组织,强度水平降低有限,但疲劳裂纹门槛值△K_(th)提高幅度很大,而裂纹扩展速率da/dN降低比较明显.这是发挥材料强韧化潜力的有效途径之一.     

再论发挥金属材料强度潜力问题——强度、塑性、韧度的合理配合

本文根据我所集体研究成果初步总结了常用的钢铁材料在各种服役条件下断裂失效的表征参量与强度、塑性、韧度的关系。主要结论为在一定服役条件下强度与塑性、韧度的适当配合可以得到这些参量的最佳值,而这个最佳值所要求的强度、塑性、韧度的配合随服役条件的改变而向一定的方向改变,这些变异的规律指出了一个在保证安全的条件下充分发挥材料强度潜力以达到提高材料的承载能力和延长使用寿命的途径。     

三轴应力场中空穴扩张临界值与材料的微观断裂延性

选用一种球化碳钢的轴对称光滑和不同缺口拉伸试样研究了材料在三轴应力场中的宏、微观断裂延性。基于不同应力三轴性水平下空穴扩张与聚合的特性,给出了一个新的材料微观断裂延性表达式。结合空穴扩张的临界尺寸与断口韧窝几何的三维测量结果,证明了在不同的三轴应力水平下,材料微观断裂延性与实测宏观断裂延性之间均有着良好的一致性。从而揭示了材料断裂延性随应力三轴性水平升高而下降的微观机理。     

J积分断裂准则在弹塑性Ⅰ－Ⅱ复合型加载下的应用探讨

在分解Ｊ积分法调制的弹塑性大变形有限元程序计算基础上，用阻力曲线法研究了两种油井钻杆材料不同Ⅰ－Ⅱ复合比下的Ｊ积分阻力特性，结果表明：随Ⅱ型分量增加，以Ｊ积分形式表示的断裂抗力降低，提出了一个适于钻杆钢等中低强度、塑韧性较好的材料的复合型延性断裂准则：Ｊｃ＝ＪⅡｃ—（α—１）ＪⅡ（其中α为一材料常数，但在实验范围内，试样尺寸对α还有一定影响）．并结合复合延性断裂微观过程的观察，对该准则和α值做了解释和讨论。     

复合型启裂韧度 J_(MC) 的测定方法和断裂准则的探讨

应用有限元方法和断裂实验对铝合金材料Ｌｙ１２和４０ＣｒＮｉＭｏ钢在Ⅰ＋Ⅱ型载荷下启裂韧度ＪＭＣ的测定方法及弹塑性断裂行为进行了研究，给出了２种材料复合断裂的Ｊ积分准则．结果表明：１）根据复合型ＪＲ阻力曲线，应用裂纹延伸区零扩张量法测定的不同复合比下的启裂韧度ＪＭＣ值能够满足工程精度，且简便易行；２）不同复合比下的启裂韧度ＪＭＣ值满足一定的关系式．只要能得到材料的ＪⅠＣ、ＪⅡＣ值，任何复合比下的ＪＭＣ值都可由一定的关系式计算得到．另外，得出了适用于具有较好塑韧性和中高强度材料的复合型弹塑断裂准则     

低碳合金结构钢的微观结构与断裂性质

本文研究了几种典型的低碳马氏体高强度钢的微观结构和强度、韧度、裂纹扩张阻力曲线特性随回火温度的变化以及相互之间的关系。研究结果表明:随回火温度提高,低碳马氏体位错亚结构由均匀、弥散分布变化为位错缠结,形成位错胞壁继而趋于逐渐消夫;碳化物按魏氏分布析出,由细小、均匀、弥散的针状转变为球状;板条束间存在的残余奥氏体膜在中温回火发生分解,形成碳化物膜。低碳马氏体具有高的强度和抗启裂韧度,但抵抗裂纹继续扩张的能力较弱。在J_R阻力曲线中,J_j表征材料抵抗启裂能力的大小,斜率dJ/da表征在给定试样几何条件下材料抵抗裂纹继续扩张的能力。当材料的强度级别较高时,dJ/da是由dJ_e/da和dJ_p/da二部分构成;当材料级别较低时,dJ/da主要由dJ_p/da构成,无量纲参数c有可能用来判别材料抵抗裂纹扩张的能力。     

钢中冶金因素与裂纹扩展阻力特性

本文研究了三种中碳锰钢中不同程度的硫化锰夹杂和晶粒尺寸等冶金因素对材料裂纹扩展阻力特性的影响.结果表明:造成材料裂纹扩展阻力各向异性的主导因素是沿轧向分布的条片状硫化锰夹杂,而不是通常所认为的带状组织;随(高温正火)晶粒长大,材料纵、横向阻力经历了不同程度的降低并达到相近水平后,使得各向异性减弱或消失;不同程度的硫化锰夹杂使得裂纹扩展阻力曲线上下移动,而对阻力曲线的斜率无明显影响;晶粒粗大及晶间网状铁素体强烈降低材料的裂纹扩展阻力,并极易导致裂纹的失稳扩展.     

COD 准则在 40CrNiMo 钢弹塑性 Ⅰ Ⅱ 型断裂分析中的应用

以Ｒｉｃｅ的裂尖钝化模型为基础,定义了Ⅰ＋Ⅱ型载荷下裂纹张开位移（简称ＣＯＤ）δ,裂纹尖端Ⅰ型张开位移（简称ＣＴＯＤ）δｔ和Ⅱ型滑开位移（简称ＣＴＳＤ）δｓ,对４０ＣｒＮｉＭｏ钢Ⅰ＋Ⅱ型弹塑性断裂行为进行了ＣＯＤ分析,讨论了复合型载荷下的ＣＯＤ与Ｊ积分的关系．结果表明：１）随Ⅱ型分量增加,４０ＣｒＮｉＭｏ启裂的δｉ值降低,纯Ⅰ型的δｉ是纯Ⅱ型δｉ值的２．５倍;２）不同复合载荷下的δ、δｔ、δｓ与Ｊ积分均满足线性关系．     

球状碳化物与基体界面的分离强度

空穴萌生是材料微观延性损伤过程的一个重要阶段.一般地,空穴萌生的主要机理是材料内部第二相粒子与基体界面的分离和粒子本身的断裂. 在材料内部的粒子处形成空穴的临界条件包括临界局部应变能准则、正应力准则和临界塑性应变水平.一般认为,对于空穴的萌生,能量需要仅仅是一个必要条件.与此同时,局部应力必须超过某一个临界水平.但也有少数研究表明:即使在大塑性变形条件下,空穴萌生的能