40SiMnCrNiMoV钢的断裂韧性的测定及热处理的影响

本工作是采用三点弯曲试验方法测定超高强钢40SiMnCrNiMov的平面应变断裂韧性K_(1c),按照ASTME399—72规范进行。 实验研究了若干热处理工艺对40钢断裂韧性的影响,包括断裂韧性和回火温度的关系;220℃到330℃之间等温转变对K_(1c)的影响以及不同淬火温度、回火对断裂韧性的影响。配合金相和电镜的观察对试验结果进行初步分析。提高淬火温度,保持低温回火可以增加K_(1c)值,稍高于Ms点的等温转变对断裂韧性的影响,值得进一步研究。     

几种结构钢经不同热处理后的低温断裂韧性

本文研究了机械工程常用的几种结构钢经不同热处理后在常温和低温下的断裂韧性K_(IC)或K_(IR),以及这些材料在不同温度下的断裂机制。结果表明,45Cr钢淬火550℃回火后,常温和低温K_(IC)值较20Cr钢淬火200℃回火的高,但45Cr钢淬火390℃回火后的断裂韧性不如20Cr钢淬火200℃回火的。20Cr钢经临界区处理后,低温断裂韧性优于普通淬火的。42CrMo钢从过热温度淬火后,断裂韧性差。断裂机制和K_(IC)值都随试验温度而变化。奥氏体晶粒大小和马氏体板条束尺寸显著影响低温断裂韧性,临界区淬火后马氏体板条束尺寸较小,因而低温断裂韧性高。     

炭化对聚丙烯腈/酚醛基炭/炭复合材料结构和力学性能影响

由湿法叠涂制得的聚丙烯腈(PA N )/酚醛基碳/碳(C/C )复合材料在高性能结构材料领域具有应用潜力.为了了解炭化步骤对聚丙烯腈/酚醛基碳/碳复合材料结构和力学性能的影响 ,进行了层间断裂韧性(模式Ⅱ)测试.由于结构特征与裂纹形成机理的相互关系对C/C-SiC复合材料的制备很重要 ,采用阿基米德方法、扫描电子显微镜(SEM )和三点弯曲试验对复合材料的结构进行表征.实验结果显示 ,碳/碳(C/C)试件的层间断裂韧性为碳纤维增强酚醛塑料(CFRP)试件的59.7%.     

炭化对聚丙烯腈/酚醛基炭/炭复合材料结构和力学性能影响（英文）

由湿法叠涂制得的聚丙烯腈(PAN)/酚醛基碳/碳(C/C)复合材料在高性能结构材料领域具有应用潜力.为了了解炭化步骤对聚丙烯腈/酚醛基碳/碳复合材料结构和力学性能的影响,进行了层间断裂韧性(模式II)测试.由于结构特征与裂纹形成机理的相互关系对C/CSiC复合材料的制备很重要,采用阿基米德方法、扫描电子显微镜(SEM)和三点弯曲试验对复合材料的结构进行表征.实验结果显示,碳/碳(C/C)试件的层间断裂韧性为碳纤维增强酚醛塑料(CFRP)试件的59.7%.     

高铬白口铸铁抗磨粒磨损耐磨性与断裂韧性的研究

本文研究了两种基体组织状态及碳化物体积分数对高铬白口铸铁抗磨粒磨损耐磨性、断裂韧性K_(IC)、K_(Id)及亚临界裂纹扩展速率da/dN的影响。结果表明:高铬白口铸铁耐磨性与磨损系统有关;而其断裂韧性及亚临界裂纹扩展速率与基体组织状态、碳化物体积分数及其形态与分布有关。综合研究结果,从高铬白口铸铁耐磨性与断裂韧性最优化角度考虑,如果用软磨料,宜选用马氏体基体;采用硬磨料,则宜选用奥氏体基体。     

平面应变断裂韧性K_(1C)三点弯曲试验法的影响因素

本实验研究了平面应变断裂韧性K_(1c)三点弯曲试验法的影响因素。试验材料为弹簧钢60Si_2Mn。 本实验对ASTME399-72所制定的《平面应变断裂韧性试验方法》中的若干问题进行了探讨,明确其合理的规定,对其中另一些规定提出了我们自己的实验结果和看法。 实验内容共分六部分: (1)跨距S对K_1的影响; (2)裂纹长度a与高度W比值对K_(1c)的影响; (3)加载速度对K_(1c)的影响; (4)预制疲劳裂纹的小级负荷对K_(1c)的影响; (5)疲劳裂纹长度对K_(1c)的影响; (6)载荷——位移曲线初始斜率对K_(1c)的影响。     

Nicalon SiC/7740复合材料及其断裂韧性的研究

本研究采用泥浆浸渗技术和热压成形工艺成功地制得了Nicalon SiC束纤维强化7740玻璃复合材料。在热压温度1200℃,压力6.7MPa,持压1h,用氮作保护气体的条件下,材料抗弯强度达780MPa,K_(1c)达25MPam~(1/2)(取p_Q=p_(max))。还研究了纤维体积含量V_f与K_(1C)的关系。实验表明:随着V_f的增加,K_(1C)增加,当V_f达到40％左右时,K_(1C)达到最大值,尔后随V_f增加而降低。本文对复合材料热压致密化机制和V_f对K_(1C)的影响进行了讨论。     

织物结构对增强复合材料层间断裂韧性的影响

采用粘贴片式双悬臂梁(DCB)试件和端部切口弯曲(ENF)试件研究了平纹织物的经纬纱密度对玻璃平纹织物/环氧树脂复合材料的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性的影响.实验结果表明,织物的密度对层间断裂韧性有显著的影响.提出了在织物增强复合材料层合板中,基体在织物孔洞中形成层间铆接,并研究了其与层间GⅠC和GⅡC的关系.     

低铬白口铸铁的冲击磨损耐磨性和断裂韧性

文中通过对不同基体硬度的低铬铸铁冲击磨损耐磨性和断裂韧性的研究,发现低铬铸铁的断裂韧性K_(1c)与基体硬度呈线性关系,基体硬度越高,K_(1c)越小.低铬铸铁冲击磨损形式在冲击能量不同时相异,在冲击能量为2.5J时,磨损以切削形式为主,冲击磨损耐磨性随硬度增加而增加,随断裂韧性增加而降低;冲击能量为4.5J时,磨损以塑变形式为主,冲击磨损耐磨性随硬度增加而降低,随断裂韧性增加而增加.     

热处理对WC-钢复合材料强韧性的影响

本文研究了GJW50WC-钢复合材料(配料成分重量％:WC50、C 0.25、Cr 0.50、Mo 0.25、Fe余量)不同热处理状态下的性能、组织及断口。结果表明:高温淬火、等温淬火均能提高其强韧性,回火温度亦对强韧性产生一定影响。影响WC-钢复合材料强韧性的微观因素除了WC颗粒的数量、形状、大小及分布外,还有残余奥氏体量;未溶碳化物质点的数量及大小;回火及等温组织中析出碳化物的形状、大小及分布;马氏体、贝氏体及铁素体的强度和塑性。不能通过热处理大幅度提高此类材料的强韧性。此外,由于WC与基体的相互溶解,也不利于获得强韧的组织状态。     

用三点弯曲试样测试平面应变断裂韧性

本文对用三点弯曲试样测试高强度材料平面应变断裂韧性的一些基本概念、疲劳裂纹的予制、测试设备和测试方法作了初步的分析和介绍;并提供了测试50Cr4W3Mo2VSi钢的断裂韧性(K_(IC))的初步结果。     

几种国产合金结构钢的断裂韧性

本文选用40CrNiMoA钢以及新型高强度低碳马氏体类钢20SiMn 2 MoVA、22CrMnSiMoVA、25 SiMn 2 MoVA等材料,在不同的热处理(回火)状态下,进行了三点弯曲断裂韧性K_(IC)的测定,对40 CrNiMoA钢还进行了V形缺口夏比冲击试验(CVN)以及预制疲劳裂纹的CVN试样的冲击试验(W/A)。试验表明,对于中碳合金结构钢,在不同热处理状态下,K_(IC)值随强度指标σ_s、σ_b的增加而降低,但K_(IC)与σ_s、σ_b并不成反比关系;对于低碳合金结构钢,在低中温回火范围内,K_(IC)值随强度的增加而增加,因此,不能认为“材料强度的提高必然会导致断裂韧性的降低”是一个普遍规律,至少,它不适用于Si—Mn系列低碳马氏体类钢。40 CrNiMoA钢的尺寸因子(K_(IC)与δ、ψ的关系曲线上出现的转折说明,过高的δ、ψ对(K_(IC)/σ_s)~2作用不大,在选择材料和制定工艺时,对δ、ψ要合理要求,以利材料强度潜力的发挥。三种新型高强度低碳马氏体类钢的试验结果指出,在淬火低温回火即保持低碳马氏体组织状态时,这类钢具有较高的强度和较高的断裂韧性,与等强度的中碳合金结构钢相比,其断裂韧性值要高得多。这类钢的推广使用将在减轻产品重量,防止脆性断裂方面发挥积极作用。试验还表明,α_k、CVN值与K_(IC)随回火温度的变化有相同的走向,W/A值与K_(IC)有较密切的关系。     

316L不锈钢／Y-PSZ复合材料摩擦磨损特性

在MRH-3型高速环块磨损试验机上研究了粉末冶金方法制备的316L不锈钢/Y-PSZ金属陶瓷复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与T10钢(HRC 45)的耐磨性能进行了对比.考察了316L不锈钢体积分数(30%～50%)、颗粒尺寸(10.8～51.6μm)及对偶环转速(200～280r·min-1)对材料耐磨性的影响.结果表明:随着316L不锈钢含量的增加和颗粒尺寸的增大,或随着对偶环转速的提高,复合材料的耐磨性下降.在本文研究条件下,除个别情形外,所制备316L/Y-PSZ复合材料的耐磨性能优于T10钢;当不锈钢体积分数为30%、颗粒尺寸为10.8μm时,复合材料的耐磨性能达到T10钢的3.0～3.2倍.316L不锈钢/Y-PSZ复合材料的磨损机理主要为316L不锈钢颗粒剥落和Y-PSZ基体层片剥落.     

中、低碳合金结构钢的断裂韧性与电子断口特征的关系

我们对40CrNiMo、20SiMn2MoV等几种中、低碳合金结构钢的不同热处理状态的断裂韧性K_(IC)及其与其它基本机械性能的关系进行了研究,得出:对于中碳合金结构钢40CrNiMo,随着强度的提高, 断裂韧性是降低的,符合一般的认为断裂韧性与强度是相互矛盾的看法;但对低碳合金结构钢20SiMn2MoV等,在低、中温回火范围内,K_(IC)值却是随强度的增加而增加,这类钢既具有较高的强度又具有较高的断裂韧性。我们对上述几种钢的断裂韧性试样断口进行了电子显微镜观察,研究了断裂韧性与电子断口特征的关系,对低碳合金结构钢具有高断裂韧性的原因,从电子断口特征方面进行了初步的分析与解释。研究表明:断裂韧性试样预制疲劳裂纹带之后有一个较平坦的延伸带,延伸带后紧接着是有一定宽度的韧窝带。它们的出现与否及宽窄,与材料的K_(IC)值有密切关系。延伸带W_s愈宽,材料K_(IC)值愈高。W_s与表明材料微区塑性的裂纹尖端曲率半径ρ或裂纹尖端张开量2V_c成正比,而K_(IC)~2≈4Eσ_s∈Eρ(=4Eσ_sV_C)。高强度低碳马氏体合金结构钢既具有高的σ_S,又有宽的延伸带W_s(即大的ρ和V_c),因而这种材料在具有高强度的同时,又具有高的断裂韧性。韧窝带W_D的宽度与计算的塑性区尺寸Y_P有相同的数量级,可以从W_D的大小来比较K_(IC)的高低。文中还描述了塑性稳定扩展和脆性失稳扩展的断口特征,并做了一些解释和说明。     

35WC-钢复合材料的高温塑性流变磨损行为研究

本文采用高温塑性流变摩擦磨损试验方法,研究了35WC-钢复合材料高温塑性流变磨损的行为。用扫描电镜观察了试验前后试样的金相组织和试验后试样表面的磨痕形貌及其亚表层的组织结构。试验结果表明,35WC钢复合材料比SCrNiMo模具钢的高温塑性流变磨损抗力约高10倍。其高温塑性流变磨损特点主要是硬质相粒子脱落和磨粒磨损。     

晶粒尺寸对车轮钢解理断裂韧性的影响

通过紧凑拉伸试验研究了碳的质量分数约为0.5%的C50车轮钢解理断裂韧性KIC(即条件断裂韧性KQ)与晶粒尺寸的关系.结果表明,晶粒尺寸对试样的断裂韧性有明显的影响,但决定车轮钢解理断裂韧性的是组织中最大的晶粒尺寸,而不是平均晶粒尺寸,最大晶粒尺寸越大,断裂韧性越低.对于C50车轮钢,当前5%的最大晶粒平均尺寸为30~73μm时,车轮钢的条件断裂韧性KQ与晶粒平均尺寸的对数呈线性关系.     

金属材料断裂韧性随温度变化的数学模型

本文根据K_(Ic)—CVN关系及CVN随温度的变化规律,建立了断裂韧性J_(Ic),δ_c温度变化规律的数学模型,并对国产16Mn钢的断裂韧性的温度变化规律进行了实验研究,理论结果与实验结果吻合较好。     

热压烧结C-SiC-B_4C复合材料组织与性能(Ⅰ)

以Cfg,SiC,B4C,TiO2为原料,热压工艺为1750~1 900℃×30 min,25 MPa,制备了C-SiC-B4C复合材料,并研究了材料的组织与性能.结果表明随热压温度升高,复合材料的体积密度、抗折强度、断裂韧性均升高;相同热压温度下随Cfg含量增加,其抗折强度降低、断裂韧性升高.在1 900℃热压,原料质量配比(质量分数,%)为Cfg20,SiC 61.7,B4C 12.3和TiO26时,复合材料的综合力学性能最佳,抗折强度为142.5MPa,断裂韧性为4.8 MPa.m21.复合材料的主晶相为层状结构的Cfg,在Cfg层间为SiC,B4C和原位生成的TiB2颗粒.复合材料的增...     

提高3Gr_2W_8V钢压铸模寿命的热处理工艺

在对3Gr_2W_8V 钢铝合金压铸模失效分析的基础上,测定了不同热处理工艺下硬度,断裂韧性 K_(1c)和冲击韧性α_k,认为 K_(1c)值低是模具开裂失效的主要原因。试验结果表明,提高淬火加热温度可使该钢的回火稳定性,回火后硬度,二次硬化效应,断裂韧性得到改善和提高。指出了能够提高3Gr_2W_8V 钢压铸模寿命的新工艺为:调质处理后于1220℃高温加热淬火,650℃回火二次。     

木材断裂韧性KIC测定方法的研究

采用单边切口试件进行三点弯曲试验,以测定木材断裂韧性K_(IC)值;同时探讨了试件厚度对K_(IC)的影响。结果表明:(1)本文采用的实验方法是可行的;(2)试件厚度对K_(IC)值无显著影响,但以薄试件为好。