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．     

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.     

铜合金表面疲劳裂纹的扩展行为

提出用带表面裂纹的试样来显示滚压试样表面强化层的疲劳裂纹扩展,并对黄铜及纯铜表面裂纹扩展行为进行了研究.结果表明:无残余应力作用时变形组织也可提高疲劳裂纹扩展抗力;相同应力强度因子幅度ΔK下,黄铜的裂纹扩展速率低于纯铜,即黄铜强化效果优于纯铜.断口分析表明其疲劳裂纹扩展是一种再生核扩展机制.     

45钢带槽轴温塑性滚压强化的数值模拟

温塑性滚压强化是在室温与再结晶温度之间进行的滚压工艺,它使被加工零件表面形成有效的残余应力。本文用DEFORM-3D软件对45钢带槽轴分别在不同温度、不同压下量进行了温塑性滚压数值模拟,分析试样轴滚压后的残余应力,优选出最佳滚压工艺参数。结果表明:在温度为20℃、100℃、200℃和300℃下对45钢带槽轴进行滚压,最佳压下量分别为0.06mm、0.10mm、0.15mm和0.15mm;其最佳滚压工艺为滚压温度300℃压下量0.15mm。本文的研究结果对实际滚压工艺参数的确定有指导意义。     

表面滚压对渗碳钢缺口疲劳强度影响的研究

通过对渗碳钢试样缺口实施表面滚压以提高渗碳钢的缺口疲劳强度，并对提高作用的机理进行了探讨，试验结果表明，表面滚压可使渗碳钢缺口疲劳极限提高７８％～１２１％，达到１０００ＭＰａ以上，超过未滚压光滑试样的疲劳极限，其强化效果相当显著；在各种影响因素中，缺口处由表面滚压引入高的残余压应力是提高缺口疲劳强度的主导因素。     

纯钛滚压形变强化的研究

采用TEM,XRD技术研究了多晶纯钛滚压形变强化疲劳前后的显微组织特征和残余应力.实验结果发现:多晶纯钛疲劳抗力的提高主要是由于形变显微组织和残余压应力的产生及表面粗糙度的降低.滚压组织中形成高密度位错和单个?分散的变形孪晶,历经106以上的循环周次后,孪晶-晶界的交互作用是其主要特征.疲劳后次表面残余压应力松弛较表面严重.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8%.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8％.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

表面强化对球铁疲劳裂纹萌生、扩展的影响

通过正火球铁表面滚压、软氮化后疲劳裂纹萌生、扩展的试验研究及电镜断口分析得出:表面软氮化、表面滚压均能有效地提高球铁的疲劳强度;滚压强化既能有效地阻止裂纹的萌生,又能大幅度地降低裂纹扩展速率;由于滚压强化层较深,有利的残余压应力分布层也深,故对原始态具有短裂纹的试样,滚压效果也很显著;滚压强化后其名义门坎值有大幅度提高,达▽K_(th名义)=66公斤/毫米~(3/2);软氮化及滚压强化后断口源区和早期扩展的特点为细质点、亚结构和不连续的分割条纹,使疲劳裂纹萌生抗力提高,裂纹扩展速率降低。     

基于ABAQUS的曲轴圆角滚压数值分析

依据曲轴圆角滚压加工工艺过程在ABAUQS中建立了滚压有限元模型,分析了几种不同滚压力作用下的最大残余应力及曲拐变形情况,得出了其随滚压力的变化规律,可为滚压加工时滚压力的选取提供参考并有助于后续的曲轴疲劳寿命分析。     

铁素体区轧制工艺对IF钢织构及深冲性能的影响

研究了不同铁素体区热轧压下量和终轧温度下一种Ti-IF钢的冷轧和退火后性能和织构的特点.结果表明,较低的铁素体轧制温度和较高的铁素体区压下量时,IF钢具有更高的深冲性能、相对较高的强度、延伸率以及织构强度.IF钢的冷轧织构类型为典型的部分〈110〉∥RD纤维和〈111〉∥ND纤维;再结晶退火后,〈110〉∥RD纤维织构强度明显降低,转变为〈111〉∥ND再结晶纤维织构,因此〈111〉∥ND织构强度大幅度增加.其中终轧温度为750℃,热轧压下率为80%的试样的〈111〉∥ND再结晶纤维织构的强度最高.     

楔横轧成形小断面收缩率轴类件热力耦合数值模拟

借助DEFORM-3D有限元软件针对小断面收缩率轴类件的楔横轧成形过程进行热力耦合数值模拟,分析轧件在成形过程中的温度变化规律;通过与常规断面收缩率轧件进行对比,得到小断面收缩率轧件的各向应力分布状态.模拟结果表明:小断面收缩率轧件与轧辊接触表面的温度变化较为剧烈,而轧件内部中心位置附近温度无显著变化;由于轧制位置的不同,轧件各横截面间的温度变化有所差异,曲线的波动存在着相位差.此外,小断面收缩率轧件在接触变形区周围的横向和径向压应力较大而轴向压应力较小,导致其横截面容易出现椭圆化;其中心附近区域由于受到比常规断面收缩率轧件更大横向和轴向拉应力影响,因而更易产生疏松、裂缝等缺陷.进行轧制试验,验证了模拟结果的可靠性.     

Mechanical performance and texture characteristic of an IF steel containing Nb and Ti by double cold rolling

Single cold rolling and double cold rolling were applied to hot rolled strips with different reduction ratios. The evolutions of { 100}, { 111} and Goss face texture during double rolling were investigated by comparing the orientation distribution function (ODF) of the double rolled sample with that of the single rolled one. The double cold rolling texture is characterized by a higher γ-texture and a lower α-texture, and the { 111}〈112〉 component is improved remarkably. Based on the TEM observation and mechanical properties test, it is found that the reduction ratio assignment significantly affects the texture variation, as-annealing microstructures, and properties of the double cold rolled samples. These results may provide a theoretical guide for the industrial production of double cold rolled IF steel.     

Effect of hot rolling on the microstructure and impact absorbed energy of the strip steel by CSP

The microstructures and impact absorbed energies at various temperatures were investigated for steel strips hot rolled to thickness reductions of 95.5%, 96.0%, 96.5%, 97.0%, and 97.5%. Results indicate that grain refinement can be realized with an increase in hot rolling reduction. Besides, finer precipitates can be achieved with an increase in hot rolling reduction from 95.5% to 97.0%. The impact absorbed energy decreases with a decrease in testing temperature for steel strips hot rolled to 95.5%, 96.0%, and 96.5% reductions in thickness. However, in the case of steel strips hot rolled to 97.0% and 97.5% reductions in thickness, the impact absorbed energy remained almost constant with a decrease in testing temperature.     

难变形材料轧制实验机开发及实验研究

为满足难变形材料轧制实验研究,开发新型实验轧机.采用液压张力缸和液压夹头夹持短试样,实现直拉张力轧制.采用两台主电机对上下工作辊单独传动和速度调整,实现异步轧制时速度比连续调整.将夹持轧件两端的夹头作为正负极,通低电压大电流,对轧件进行电阻加热,实现温轧功能.利用该新型实验轧机进行验证实验.对3%Si无取向硅钢进行带张力异步轧制,异步比设定为1.12,总压下量增大28.4%.对AZ31镁合金进行带张力温轧实验,厚度由4 mm轧制到0.633 mm,顺利完成轧制并得到很好的表面质量.实验表明,该实验轧机可以作为难变形材料轧制实验研究的有力工具.     

Ti--26Nb--4Zr 合金冷轧板材的织构和力学性能

采用 X 射线衍射和室温拉伸方法研究了冷轧变形和固溶处理对 Ti-26Nb-4Zr 合金板材的织构和力学性能的影响.研究发现,50%冷轧时形成了{001}＜uvw＞织构,随着冷变形量的增加,逐渐形成了{121}＜111＞和{001}＜110＞混合织构,＜110＞方向由与轧制方向垂直转到与轧制方向平行.800℃固溶处理后,随着变形量的增加,{111}＜110＞再结晶织构形成并逐渐增强,但＜110＞方向始终保持与轧制方向平行.由于加工硬化及晶粒细化的作用,导致随着变形量增加,冷轧板材的强度逐渐提高,塑性降低.固溶处理后,由于发生再结晶,使得板材的塑性相比冷轧态明显提高.     

小断面收缩率楔横轧件的变形规律

对楔横轧轴类零件的成形过程进行有限元数值模拟与轧制实验。从断面收缩率角度研究了轧件的金属变形特点,发现小断面收缩率与常规断面收缩率的分界点在35%左右。对比分析了小断面收缩率与常规断面收缩率轧件的金属变形规律。结果显示：小断面收缩率轧件的主要变形发生在轧件外层附近,而常规断面收缩率轧件的主要变形是在轧件内部;小断面收缩率轧件比常规断面收缩率轧件存在更大的轴向拉伸不均匀变形,易导致轧件在横截面上呈现出椭圆化。     

2205双相不锈钢变厚度轧制过程仿真分析

针对不锈钢在轧制过程中易出现边裂,影响产品质量问题,基于变厚度轧制及塑性变形理论,结合Gleeble-3800热压缩模拟实验数据,构建2205双相不锈钢的热变形本构方程及不同轧制区域的轧制力学模型.基于变厚度交叉轧制工艺实现板带边部和中部区域的不同压下率控制,采用DEFORM软件对轧制过程进行模拟仿真,并对比分析变厚度交叉轧制与普通平轧的边部损伤情况以及不同厚度区域的金属流动规律.仿真结果表明,变厚度交叉轧制的边部损伤因子相对于普通平轧减小了22%,同时通过改变边部变厚度曲线能够改善边部损伤问题,有效提高不锈钢板带成材率及产品质量.     

Impact of asymmetry deformation on microstructure and mechanical properties of AZ31B alloy sheets deformed by on-line heating rolling

The effect of asymmetry deformation on microstructure and mechanical properties of AZ31 sheet was investigated in the present paper. Two AZ31 sheets were rolled together with an on-line heating rolling mill and separated from each other afterwards. For each sheet, the strain on both surface during rolling was asymmetry and this rolling method is called asymmetry rolling (AR) in present work. For comparison, symmetry rolling (SR) was also carried out on the same rolling mill that only one sheet was rolled in one pass. The sheets deformed by AR showed more homogeneous microstructure with higher recrystallization level and symmetry distributional basal texture. Moreover, SR sheets showed many narrow shear bands which distributed as “V” shape along rolling direction, while less shear bands with wider size are observed in AR sheet. The shear bands in AR sheet distributed as a line and across the entire thickness of the sheet, resulting in layered bimodal structure. Based on the unique microstructure and texture characteristics, AR sheet has lowest mechanical property anisotropy and a good balance of strength and elongation.