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。     

钢结构构件抗断裂分析理论与实用方法研究

结构钢材的韧性随温度降低而下降,其破坏形态也由塑性屈服向脆性断裂转变,构件的承载力也由强度控制变为材料的韧性控制.本文以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标试验研究了钢结构低温断裂行为,并提出了基于CTOD指标的钢结构防脆断设计方法.研究表明,该方法以考虑裂纹扩展而提高部分的最大承载能力作为构件的承载力,引入了温度和厚度对钢材断裂韧性的影响,通过裂纹扩展量的参数使设计方法与试验结果相吻合.     

铁素体球墨铸铁低温冲击韧性

为了优化生产工艺,探究化学成分对低温冲击韧性影响规律,通过夏比冲击试验方法研究了3组铸态全铁素体球墨铸铁的低温冲击韧性,分析了硅、碳含量对低温冲击韧性影响及断口形貌。结果表明：3组试样中,冲击韧性随碳含量增多和硅含量降低而升高;冲击韧度值随着温度的降低而下降,-20℃下可以达到15.20 J,冲击韧度值在温度低于-40℃后变化不大,韧脆转变温度在-40℃以上。冲击断口形貌表明,随温度降低,球墨铸铁的断裂机制由韧性断裂转为韧脆混合断裂,最后变为脆性断裂。可见碳硅含量会对低温冲击韧性造成一定影响。     

焊接接头跨区试样断裂过程的研究

在系列温度下测定了两种焊接接头跨区(焊缝,热影响区,母材)试样的冲击韧性和COD,进行了断口的宏观与微观的观察分析。实验结果表明,非均质跨区试样的冲击韧性与COD之间不存在一般的相关关系。在本实验条件下,冲击韧性取各区韧性的平均值,而COD取各区韧性的最低值。从两韧性指标的物理意义、试样宏观断裂过程和微观断裂机制方面考察了实验现象产生的原因,发现跨区试样在延性裂纹扩展后高强区一侧对低强区一侧的解理存在屏蔽作用。     

AISI304/低碳钢真空扩散焊接头组织和性能

采用真空扩散焊接方法连接AISI304奥氏体不锈钢和低碳钢异种材料.在焊接温度和焊接压力恒定的条件下,研究焊接时间对ASTM304/低碳钢异种材料扩散焊接头组织和性能的影响.研究结果表明:在焊接温度850℃,焊接压力10 MPa,焊接时间60 min条件下AISI304奥氏体不锈钢/低碳钢异种材料实现了良好的扩散结合,其强度和韧性均超过低碳钢母材水平.接头抗拉强度达到440 MPa,拉伸断裂发生在低碳钢一侧.在扩散焊高温环境下,界面附近有碳化物偏析现象,析出相为脆硬的Cr23C6,脆硬相的出现导致界面韧性下降,延长焊接时间可有效避免有害化合物Cr23C6的析出,冲击韧性达到120.5 J/cm2,冲击断口在低碳钢一侧.     

不同状态9％Ni钢低温强韧性研究

文章通过系列温度下3种试样形式的拉伸试验及冲击韧性试验研究了经调质处理(QT处理)及亚温淬火处理(intercritical heat treatment,IHT)的2种状态9%Ni钢的强韧性变化规律。结果表明:IHT态试样强度基本上高于QT态,低温下IHT态试样的N_(bⅡ)、C_(bⅠ)、C_(bⅡ)大于QT态试样的;IHT态试样具有更高的低温冲击韧性;IHT态9%Ni钢具有更佳的强韧性匹配归因于其组织更加细小均匀,且逆转变奥氏体含量增多,分布更加均匀弥散;缺口(裂纹)敏感系数、缺口(裂纹)强度相对降低系数可用来定量表征缺口(裂纹)试样低温脆断抗力的大小,为进一步研究评价材料的低温断裂抗力指标奠定了基础。     

DD3单晶镍基超合金高温力学性能

采用扫描电镜（ＳＥＭ）研究了单晶镍基高温合金ＤＤ３的高温蠕变性能和低应变速率下的拉伸行为。结果表明，ＤＤ３合金表现出良好的蠕变强度和较高的蠕变寿命；拉伸过程中合金的屈服强度在室温１１０３３Ｋ之间保持不变，当温度大于１０３３Ｋ后，屈服强度显著降低。断口分析表明，这类材料具有独特的断裂方式，断口为混合型，即包括韧性断裂和局部区域的解理断裂特征。     

影响解理断裂应力σ_f~*测定因素的分析

一般,解理断裂应力σ_f~*的测定是借助于Griffiths-Owen对软钢材料V形缺口四点弯曲试样缺口顶端的应力——应变场有限元分析结果。本文研究非软钢材料,如果σ_f~*的计算仍采用对软钢材料的有限元分析结果,那末,屈服强度σ_y、硬化指数n和断裂时的应变ε_f~*对σ_f~*会产生什么样的影响?对于试验中所用的非软钢材料,用本文作者的有限元分析结果,精确测定了解理断裂应力,同时又用Griffirhs-OWen的有限元分析结果计算这种解理断裂应力,将两种结果比较后发现,钢材的韧性越高,它们之间的差别也越大.为此,本文对解理断裂应力测定的影响因素也进行了分析.     

高锰奥氏体钢超低温冲击韧性

本文通过在超低温下的V型缺口夏比冲击试验和SEM断口分析研究了高锰奥氏体钢的冲击韧性及其影响因素。研究表明:含较高氮的合金对试验温度较敏感。随试验温度的降低,冲击韧性下降很快,对应在断口上是韧性断裂转变为脆性断裂;不含氮的合金冲击韧性变化不大,在-196℃温度下仍为韧性断裂。所有合金固溶处理空冷态的冲击韧性较高.铬含量增加,钢的韧性下降;锰含量对韧性影响有极大值,对应的锰含量为35％左右。     

10Cr21Mn16NiN高锰氮奥氏体不锈钢组织与性能研究

研究了固溶处理温度对热轧态10Cr21Mn16NiN高锰氮奥氏体不锈钢微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响,并进一步揭示了该材料的低温韧脆转变行为。结果表明,随着固溶温度的升高,屈服强度和抗拉强度逐渐降低,而延伸率和耐腐蚀性能逐渐增大。这是因为高温固溶促进了热轧阶段形成的有害相重新溶解,从而消除析出相对性能带来的不利影响。10Cr21Mn16NiN钢在低温冲击载荷下表现出明显的韧脆转变行为,韧脆转变温度在-110℃附近,高于-110℃可以获得强度与韧性的良好配合。     

基于局部法由示波冲击试验对断裂韧性的预测

研究了基于局部法由冲击试验对三点弯曲试样断裂韧性的预测。通过对X65管线钢韧脆转变温度下的示坡冲击及三点弯曲试验，得到示波冲击试验每个试样的能量-时间、载荷-时间、载荷点位移一时间的关系曲线和三点弯曲试验每个试样的断裂韧性值。利用有限元方法分析了示波冲击及三点弯曲试样裂纹尖端的应力场，通过自编程序求出示波冲击试样和三点弯曲试样的材料局部断裂参量，验证了临界成布尔应力符合局部法理论中的双参数成布尔分布，且证明了对本研究的两类试样，临界成布尔应力与试样尺寸和加载形式无关。基于局部法在脆性断裂条件下成功地实现了由示波冲击结果来预测三点弯曲试样的断裂韧性，不仅验证了局部法理论对X65管线钢的适用性，而且证明基于局部法可以通过冲击吸收功来预测和评价材料的断裂韧性。     

X100管线钢冲击断裂过程及止裂性分析

对不同终冷温度的X100管线钢进行了动态示波冲击试验,结合断口形貌及微观组织观察,研究了试验温度、终冷温度及组织对冲击断裂过程及止裂性能的影响.结果表明,终冷温度为400℃时,钢的裂纹形成能及扩展能较高,止裂性能良好,仅-60℃时出现少量分层;终冷温度为520℃时,随试验温度降低,裂纹形成能和扩展能逐渐降低,止裂性能逐渐下降,断口中韧窝脆性倾向增强,分层加重.冲击过程中的最大冲击载荷随试验温度的降低而近似线性增加.组织的均匀、板条边界和晶界处的膜状、细小点状M/A岛、细小析出相均有益于钢的冲击韧性及止裂性能.     

“低成本”X80管线钢工艺及力学性能

利用TMCP技术实现了管线钢X70级向X80级的升级,并研究了板材的力学性能及断口分离现象.结果表明:对于不同方向的拉伸性能,板状试样得到的强度均比圆棒试样大,并且随着卷取温度的升高,圆棒试样的屈服强度呈先增后减的趋势;各工艺-20℃的冲击功AkV(-20℃)均在310 J以上,韧脆转变温度均在-100℃以下;分析系列冲击载荷-位移曲线得出,随着温度的降低,冲击功降低,最大载荷增大.另外,由冲击断口的能谱分析结果得出,冲击断口附近主要以Al的氧化物、MnS等第二相粒子为主.     

Charpy示波冲击的载荷—位移曲线与断裂过程分析

通过对16MnR钢和两种焊缝的V形缺口Charpy冲击试验的示波曲线特征参数与断口形貌参数的比较分析,提出了反映冲击试件断裂规律的载荷—位移全曲线及其中断的概念,并用这一概念描述了Charpy试件的宏观断裂过程。     

Q390钢韧脆转变区冲击吸收功的类主曲线模型

采用夏比冲击试验、主曲线法思想及冲击吸收功与断裂韧性的经验公式对Q390低合金高强度钢在韧脆转变区冲击吸收功的分布规律进行了研究.通过夏比冲击试验得到的冲击试验特征温度，求得主曲线的参考温度，进而获得Q390钢的主曲线表达式.在考虑冲击试样厚度的影响下，结合最适用于Q390钢的经验公式，最终得到Q390钢韧脆转变区内冲击吸收功的类主曲线分布模型.结果表明，该模型能很好地描述Q390钢韧脆转变区内冲击吸收功、温度以及累计失效概率之间的关系，在一定程度上拓展了主曲线法的应用.     

Mechanical properties and fracture toughness of rail steels and thermite welds at low temperature

Brittle fracture occurs frequently in rails and thermite welded joints, which intimidates the security and reliability of railway service. Railways in cold regions, such as Qinghai-Tibet Railway, make the problem of brittle fracture in rails even worse. A series of tests such as uniaxial tensile tests, Charpy impact tests, and three-point bending tests were carried out at low temperature to investigate the mechanical properties and fracture toughness of U71Mn and U75V rail steels and their thermite welds. Fracture micromechanisms were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) on the fracture surfaces of the tested specimens. The ductility indices (percentage elongation after fracture and percentage reduction of area) and the toughness indices (Charpy impact energy A_k and plane-strain fracture toughness K_IC) of the two kinds of rail steels and the corresponding thermite welds all decrease as the temperature decreases. The thermite welds are more critical to fracture than the rail steel base metals, as indicated by a higher yield-to-ultimate ratio and a much lower Charpy impact energy. U71Mn rail steel is relatively higher in toughness than U75V, as demonstrated by larger A_k and K_IC values. Therefore, U71Mn rail steel and the corresponding thermite weld are recommended in railway construction and maintenance in cold regions.     

盐岩巴西劈裂破坏声发射时序特征

 利用RMT-150B 岩石力学多功能系统和声发射监测系统,对盐岩巴西劈裂破坏过程中的变形与强度特征和声发射特征进行试验研究。试验结果表明：盐岩巴西劈裂破坏在峰值前的变形特征也存在类似单轴抗压试验的压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;在压密和弹性阶段声发射事件较少,能量较小,进入塑性阶段后,声发射振铃计数迅速增加,能量增大;当荷载超过承载能力后,试件突然劈裂破坏,残余应力迅速消失。试验表明,可通过观察振铃计数、累计计数和能量判定试件破坏的前兆,为工程实践提供借鉴和参考。     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。