14MnSiNbRE压力容器钢HAZ的低温韧性

对一种新的-40—-50℃下使用的低温乙烯球罐用钢14MnSiNbRE的手工电弧焊和热模拟试样,采用电算示波冲击试验,测定了HAZ在不同温度下的临界裂纹张开位移COD和-40℃时的扩展阻力曲线,将冲击功分解成裂纹萌生功和裂纹扩展功,用回归分析法推断出断裂韧性COD和冲击功中的裂纹扩展功部分在物理意义上有良好的相关性,并初步探讨了焊接与热模拟对钢韧性的不同影响。     

调质态07MnNiMoDR钢脆性断裂机制及冲击功离散性

测试了调质态07MnNiMoDR钢的冲击功,研究了其在DBTT区间的脆性断裂机制.结果表明,调质态07MnNiMoDR钢在DBTT区间的解理断裂由贝氏体束尺寸控制;存在一个临界尺寸,当形成于贝氏体束内的微裂纹尺寸达到这个临界值,并在正应力作用下穿过贝氏体束界扩展至相邻贝氏体束时,发生脆性解理断裂.另外,在DBTT区间的冲击断裂过程中,粗大贝氏体束的离散分布将使得脆性断裂载荷值不稳定,并最终导致冲击功出现离散.因此,通过控制调质态07MnNiMoDR钢中贝氏体束尺寸并使其均匀分布,能够有效提高其在DBTT区间的冲击功及降低冲击功离散性.     

微观组织对车轮钢力学性能和磨损性能的影响研究

车轮钢和轨道钢的微观组织和力学性能对高铁运行的安全性和服役寿命具有决定性影响。该工作采用淬回火和淬火雾冷两种热处理制度制备了具有等轴状铁素体和粒状渗碳体的回火索氏体车轮钢和片状渗碳体分布在铁素体中的索氏体车轮钢。通过优化热处理制度,两种钢的晶粒均在7级,属于细晶组织。对两种组织的钢进行伸试验,两种钢的拉伸强度大于900 Mpa,延伸率大于15%;由于淬回火车轮钢中颗粒渗碳体的弥散强化作用,其强度比淬火雾冷的车轮钢更高。夏比冲击试验表明,在室温下淬火雾冷的车轮钢冲击吸收功高于淬回火车轮钢,但随着冲击温度的降低,淬火雾冷的车轮钢冲击功幅度下降幅,而淬回火钢一直到-20℃韧性几乎不降低。模拟高铁载荷和时速500 km运行下轮轨接触频率,将两种钢与相同轨道钢配副做滚动接触疲劳试验。结果表明:淬回火车轮钢的疲劳寿命更长,裂纹的萌生主要发生在试样的表面和亚表面夹杂物或应力集中处,在表面萌生的裂纹一般会沿一定的角度向内部扩展,然后沿平行于试样表面进行扩展,最后从试样上撕裂下来。裂纹扩展一般沿着夹杂物与基体界面进行;当夹杂物阻碍裂纹前进时,裂纹会绕过夹杂继续扩展。在摩擦之后,车轮轨与轨道钢的硬度都有1~2HRC的硬度下降,组织成分由于发生了再结晶及塑性变形下,条带状碳化物被碾碎等因素,使其与原始组织有了很大的不同。在硬度为34HRC左右时有最好的抗摩擦性能。     

脱碳渗硼提高T10钢疲劳性能的研究

本文通过纯弯曲疲劳试验，测定了T10钢脱碳渗硼，一般渗硼和未渗硼试样的疲劳性能。结果表明：T10钢脱碳渗硼试样的疲劳强度最高，过负荷持久值最大，可见T10钢脱碳渗硼优于一般渗硼。通过扫描电镜分析了断口形貌，发现脱碳渗硼试样疲劳断口显示大量相之间二次裂纹，这对主裂纹的扩展起到缓冲作用，使疲劳寿命得到提高。     

结构钢在低温下冲击断裂时的裂纹萌生与扩展

通过对缺口试样冲击弯曲断裂过程的研究,论证了示波冲击P～δ图与试样断口结构的对应关系.将冲击值α_(?)分解为裂纹萌生功α_i与裂纹扩展功α_p,并研究这两部分功随温度降低时的变化规律,发现在韧～脆转变的温度范围内,α_K的降低主要受α_p的降低所控制,而α_i基本上保持不变.同时得到,对于所研究的两种材料,在韧～脆转变温度范围内,冲击值α_K与断口上纤维状组分FF%有线性关系:α_K=α_i B×FF%.于是提出了求取裂纹扩展功的简便办法. 借助电子显微镜,观察分析了断口上不同区域的微观形貌以及随温度降低时断裂机制的变化,从微观上解释了不同材料低温脆断抗力的差别.     

冲击功对8Mn-2Cr-Si钢磨粒磨损性能的影响

研究了不同冲击功对8Mn-2Cr-Si钢磨粒磨损性能的影响,利用X射线衍射仪分析了试样冲击表面的组织相变过程,并利用扫描电子显微镜对材料磨损表面及亚表层进行分析,探讨其磨损机制.结果表明:8Mn-2Cr-Si钢在冲击磨损过程中,冲击诱发马氏体相变,且冲击功越大,马氏体相变量越多,材料加工硬化效果越好;但随着冲击功的增大,材料磨损失重增多,主要是由于不同冲击功条件下磨损机制不同,并且材料塑性变形阶段使磨粒嵌入基体,成为应力集中源,在循环冲击过程中产生疲劳裂纹,逐渐扩展至材料表面,最终形成大块剥落使材料严重磨损失效.     

硼对低碳低合金钢延性—脆性转折的影响

本文研究了一种低碳低合金钢中微量硼元素(≤35PPm)对钢延—脆转折特性的影响。结果表明:硼升高了钢的脆性转折温度,硼含量越高,影响越甚(28PPm使50％F ATT上升34℃,35PPm上升100℃)。理论分析指出:硼降低了硼的解理断裂应力,硼的脆化作用主要来自析出状态的碳硼化合物。     

含有初始裂纹的低碳贝氏体钢的冲击韧性

通过热处理改变低碳贝氏体钢中的奥氏体及其转变物(M/A)分布形态,调整了钢的微观应力集中位置,并用弹塑性力学理论揭示了初始裂纹状态下提高贝氏体钢冲击韧性的力学机理.研究了相同化学成分的薄膜状M/A贝氏体和粒状M/A贝氏体的冲击韧度,结果表明:不论初始裂纹直接切过M/A或是绕过M/A,粒状M/A贝氏体的应力最大值集中于初始裂纹尖端,降低了材料抵抗冲击载荷的能力;杆状、薄膜状M/A贝氏体初始裂纹尖端处的应力集中位置不利于裂纹继续扩展,具有较高的冲击韧度.     

15MnMoVNRE钢的粒状贝氏体组织对裂纹扩展与塑韧性影响的研究

本文通过电镜动态拉伸和冲击断口形貌,研究了热轧15MnMoVNRE钢粒状贝氏体组织对塑韧性影响的因素。结果表明,在外力作用下,该钢粒状贝氏体组织中裂纹萌生及扩展,主要是在铁素体基体中进行。(M—A)岛的存在阻止裂纹的扩展,并使其改变方向,对塑韧性有利。但如果奥氏体岛分解成珠光体,则对塑韧性不利。     

2．25Cr1Mo钢在硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂研究

本文用楔形张开加载（WOL）预裂纹试样进行了2．25Cr1Mo材料在硫化氢水溶液中的抗应力腐蚀试验,研究了2．25Cr1Mo钢在不同浓度硫化氢溶液中的抗应力腐蚀性能。试验测定了2．25Cr1Mo钢在500ppm,1000ppm H2S溶液下的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc和应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt。结果表明,随着H2S浓度的升高,2．25Cr1Mo钢的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt增大,抗应力腐蚀的寿命缩短。     

多次冲击载荷下粉末冶金热锻钢的振动疲劳裂纹萌生、扩展与断裂

应用传统试验钢材的手段去试验粉末热锻钢有一定的局限性,就是不容易得到裂纹萌生→扩展的完整过程,也难以见到比较完整的疲劳裂纹形态和各个区域分界清楚的断口形貌. 我们认为大幅度降低应力水平是研究粉末热锻钢疲劳断裂实质的关键手段之一。为此目的,改制了多冲机的冲锤、夹具和冲击刀口。试验得出了冲击次数与疲劳裂纹长度关系曲线,以及裂纹源区和扩展区与最后迅速断裂区层次分明的疲劳断口. 用TEM和SEM以及电子探针方法对断口进行了检查,探讨了粉末热锻钢的断裂机理.并拍摄了大量裂纹扩展形态图片.发现这种材料的裂纹萌生、扩展有着许多特点.     

低碳中锰Q690F高强韧中厚板生产技术

对低碳中锰Q690F高强韧中厚板进行了控扎控冷和热处理工艺试验，观察了显微组织，测定了拉伸和冲击性能，并阐述了其强韧化机制.结果表明:中锰钢的显微组织为亚微米尺度的回火马氏体+逆转变奥氏体的复合层状组织.中锰中厚板1/4厚度位置的屈服强度、抗拉强度、延伸率、-60℃冲击功分别为725MPa，840MPa，27.7%，130J.逆转变奥氏体发生相变诱导塑性(TRIP)效应产生的应变硬化是中锰钢主要的强化机制;TRIP效应吸收大量的应变能，推迟颈缩，增加均匀延伸率，是中锰钢主要的增塑机制;TRIP效应有效地提高了裂纹形成功和裂纹扩展功，是中锰钢主要的韧化机制.     

30CrMnSiNi_2A和T_(12)钢的冲击裂纹形成与扩展的试验研究

用自动冲击试验机和扫描电子显微镜,采用多试样冲击和剖面金相法,研究了具有回火马氏体(30CrMnSiNi_2A),片状珠光体(T_12)组织的两种钢在冲击载荷作用下裂纹形成及扩展的过程,探讨了冲击裂纹形成载荷与断裂最大载荷之间的关系。结果表明:在冲击载荷作用下,不同组织裂纹萌生与扩展的方式并不一样,且冲击裂纹形成不是在冲击断裂最     

回火温度对低碳贝氏体高强度钢组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和力学性能试验机等手段,系统研究了不同回火温度下低碳贝氏体高强度钢的组织及力学性能变化.结果表明:回火后位错密度的变化、析出相的形态、板条贝氏体的合并粗化和M/A岛的分解是导致力学性能变化的主要原因.600℃回火后屈服强度较热轧态强度提高了35MPa,-40℃冲击功提高了49J,此回火温度下实验钢具有最佳的强韧性配合.回火后低碳贝氏体高强度钢韧性改善主要是由于粗大M/A岛的分解,细小弥散分布的M/A岛可有效阻止裂纹扩展,改善低温冲击韧性.     

冲击和非冲击疲劳载荷下过载对裂纹扩展的影响

对12CrNi3A 钢在冲击和非冲击疲劳栽荷下的过载裂纹扩展延迟效应研究表明:过载对随后裂纹扩展的影响不仅取决于过载力作用下的裂尖塑变,还取决于随后基载力作用下的裂尖塑变.过载对随后裂纹扩展的影响存在两个互为矛盾的方面:一是裂尖塑变损伤促进裂纹扩展;另一是产生残余压应力场和闭合效应延缓裂纹扩展,两方面共同作用结果才能最终决定对随后裂纹扩展的影响.实验结果还表明,冲击疲劳载荷下的过载延迟效应与过载力的冲击速度有关,相同条件下,冲击疲劳载荷下的延迟期 Nd 高于非冲击疲劳载荷;各种因素对过载延迟的影响程度在两种载荷制度下不相同.     

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.     

切口冷拨圆棒料的超低周疲劳断裂分析

借助于扫描电镜从细观和材料角度，研究了具有环状“Ｖ“型切口的冷拨圆棒料在超低周恒挠度下的断裂机理。同时指出，冷拨钢原材中存在轴向缺陷使得主裂纹在沿径向扩展的同时要发生轴向窜动，它是造成疲劳裂纹扩展区呈“馒头状”的原因之一，而冷拨钢特殊的组织形态决定了它的空洞形核必然受控于剪应力，这是造成疲劳裂纹扩展区呈“馒头状”的根本原因，另外，还发现冷拔铜在超低周疲劳条件下空洞形核主要有珠光体优先断裂形核、晶界形核、脆性颗粒断裂形核三种方式。     

含有焊缝初始裂纹的钢框架梁柱节点性能试验研究

为研究焊缝初始裂纹对钢框架梁柱节点抗震性能的影响,通过切割节点的梁下翼缘焊缝以形成初始裂纹,完成了7个节点拟静力试验,并分析了能量输入历程与节点连接形式对其性能的影响.试验结果表明,含有初始裂纹的节点试件SHH-1从启裂至破坏共经历了6个循环,相比于无损节点试件SHH-0持续时间减少25%,极限荷载降低8.5%,极限位移与延性系数均降低26%.节点中梁下翼缘焊缝部位若存在初始裂纹,会改变节点的裂纹扩展机理,其抗震性能也会明显降低.当加载跨幅相同且循环次数相差不大时,不同的加载制度对初始裂纹扩展机理及节点抗震性能影响较小,但突增式位移荷载会加速裂纹的扩展.H形柱-H形梁节点初始裂纹扩展速度相对最慢、抗震性能最好,其次为箱形柱-H形梁节点,箱形柱-箱形梁节点性能最差.     

基于加速度测量的仪器化冲击试验方法研究

为研究摆杆在材料冲击过程的动态响应特性及摆杆的振动对测试结果的影响,本文利用虚拟仪器技术构建了一个仪器化冲击测试系统,将加速度传感器用于仪器化冲击试验。试验结果表明,将加速度传感器用于仪器化冲击试验所得的特征曲线与传统仪器化冲击试验特征曲线一致,用加速度传感器测出的数据计算出的冲击功与试验机表盘读数吻合,因此将加速度传感器用于仪器化冲击试验是可行的。通过测量试验中冲击试验机摆锤的加速度,分析材料的冲击性能与摆锤振动特性的关系。运用欧拉-伯努利梁理论对摆杆进行横向固有频率分析和对试验中加速度信号进行功率谱密度分析,得到摆杆在冲击载荷作用下的动态响应与材料的韧脆性之间的关系。研究结果表明,冲击功中的裂纹扩展功反映材料的韧脆性,冲击功中的裂纹扩展功越大,材料的韧性越好;材料韧性越好,摆杆的振动低频所占的能量就越高。     

C-Mn钢及焊缝金属的缺口和裂纹试样的微观断裂行为

本文通过起裂源粒子的特征和尺寸分布、裂源处显微组织和残留裂纹的尺寸分布情况,研究了C-Mn钢和两种焊缝金属的Charpy V,COD和预制裂纹冲击试样的微观断裂行为。发现焊缝中的解理裂纹形核于夹杂物或第二相粒子,母材形核于珠光体团;对于同一材料用缺口试样和裂纹试样测得的微观解理断裂应力的不同值是由于断裂过程中临界事件发生了变化。在-45～-65℃范围内,Charpy V 缺口试样中的临界事件是铁素体晶粒尺寸的微裂纹扩展进入铁素体基体;而在-110℃的裂纹试样中,是第二相粒子尺寸的微裂纹扩展进入临近的铁素体晶粒。临界事件的变化认为与缺口根部和裂纹前端不同的有效剪应力有关。建立Charpy V 和COD实验结果之间关系的条件是有关材料铁素体晶粒和第二相粒子的尺寸应当是类似的。