25Si2Mn2CrNiMoV钢的疲劳性能研究

本文通过对25Si 2Mn2CrNiMoV钢疲劳性能的研究,对它的疲劳裂纹扩展特性和疲劳断裂机制进行了分析,还讨论了疲劳断口和组织之间的关系.试验结果证明:本钢种的疲劳强度σ_(-1)很高,其值高于70kg/mm~2.在200～300℃回火时疲劳裂纹的扩展抗力也很高,此回火温度范围适为钢的最佳强轫配合的回火温度范围.钢中含有2%Si,使回火马氏体脆性出现的温度区间明显推迟.为静强度和疲劳性能同时达到较高的水平创造了条件.     

正火态低合金结构钢 15MnMoVNRe 的微观组织与低温力学行为

对一种新研制的低合金高强度结构钢15MnoVNRe,采用五种热处理工艺,研究了钢中相变组织——拉状贝氏体的形成规律和形态特征,及其在解理断裂条件(—196℃)下的力学性能和断裂行为。结果表明:粒状贝氏体解理断裂的裂纹萌生与扩展行为决定于其微观组织形态特征;在试验条件下,解理断裂应力与常规力学性能参量之间存在相关关系:σ_f=—434 2.15σ_(0.2_ 12.5K_(1c)MPa。基于上述结果,探讨了在具有粒状贝氏体组织形态的低合金结构钢中,提高材料低温强韧性的组织优化设计与途径.     

裂纹顶端锐度与石墨形态对球铁K_(1c)的影响

§1 引言在球铁断裂韧性研究中,有二方面问题特别引起人们的注意。一是测量方法的问题;另一是球化状态对断裂的影响,或者说石墨在断裂过程作用的问题。国内现在对球铁断裂韧性测量普遍采用ASTM E399-72(或74)标准中三点弯曲试样。北京钢研院在他们与北京第一机床厂等单位合作测球铁断裂韧性时,认为用疲劳裂纹与用顶端宽度小于0.15mm的线切割的裂纹,所得K_(lc)值是一样的。在后来工作中进一步从理论上得G_c(ρ_0)=G_0 π/4ρ_0σ_Fε_F的公式。这里ρ_0为裂纹顶端曲率半径,Gc为临界裂纹扩展力,G_0为常数,σ_F为材料断裂真应力(经缩颈修正),ε_F为断裂的真应变。因此认为对脆性材料G_c(ρ_0)基本上为一与ρ_0无关的常数。因此,他们认为测球铁K_(lc)不必开疲劳裂纹。但国内其它单位在测球铁K_(lc)时还是普遍地开疲劳裂纹。测量方法的另一问题是负荷—位移(P—V)曲线中P_(max)/P_σ往往大于1.1。按E399—72,这样的结果无效,必须用更大尺寸试样重新测量。但是多数单位现在仍把它看成有     

深冷处理对EA4T车轴钢马氏体组织及短裂纹行为的影响

利用光学显微镜(OM)、维氏硬度计、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)技术等,开展深冷处理与回火顺序对EA4T车轴钢马氏体组织及其疲劳断裂性能影响的研究。研究结果表明：无论是“回火+深冷”处理还是“深冷+回火”处理,均能有效细化材料的微观组织,从而提高硬度和位错密度,但组织中含量较少的残余奥氏体无法通过深冷处理继续向马氏体转化;相对而言,经“深冷+回火”处理的试样晶粒尺寸细化效果最佳,且小角度晶界占比最多,可有效抑制裂纹的萌生;经“深冷+回火”处理后,材料微观组织对裂纹扩展的阻碍作用最强,裂纹扩展速率的下降更明显,疲劳断裂性能相对更优。     

用残留奥氏体进行表面薄层软化提高接触疲劳抗力机理的探讨

本文研究了表面薄层残余奥氏体在接触疲劳过程中引起的表面尺寸和组织结构(残留奥氏体、马氏体及碳化物等)变化的规律,提出了用残留奥氏体进行表面层软化提高接触疲劳抗力的原因是:残留奥氏体局部塑变扩大接触面积降低实际接触应力能提高寿命,但它只占少部分,而大部分则是由于组织结构变化引起的。残留奥氏体应变诱发相变马氏体提高了表面层实际强度,延缓接触疲劳裂纹的产生与扩展。未转变完稳定化了的残留奥氏体有缓和应力集中的作用,能阻止接触疲劳裂纹的扩展,防止表层碳化物碎裂剥离作用。     

汽轮机低压转子用钢的组织结构分析及低频疲劳裂纹扩展特性研究

30Cr2Ni4MoV 钢是一种汽轮机低压转子用钢.在工作过程中,因汽轮机反复停机,低压转子内的裂纹将会发生缓慢扩展,因此有必要对疲劳裂纹的低频扩展特性进行研究.通过对试验钢的组织结构分析及低频疲劳试验,得出了如下结果:(1)正常热处理状态下,钢的组织是回火马氏体,第二相碳化物都是渗碳体,无高钼碳化物存在;(2)在本试验条件下,低频疲劳裂纹的扩展特性与频率升高至 f=15时的疲劳试验结果并无区别;(3)随着ΔK 增大,疲劳条纹间距变大.二次裂纹的方向和最大切应力方向有关,而二次裂纹的间膈和钢的组织有关.     

12CrMo钢双相组织的低温性能及断裂机制的研究

本文通过对12CrMo钢经亚温淬火,200℃回火的试棒,在室温～-196℃范围内进行光滑拉伸、缺口拉伸、冲击性能试验.结果表明:(1)少于30%M的双相组织,当试验温度低于-140℃,σ_(0.2)增加速率大于σ_b,断裂强度S_K和塑性(δ,ψ_K)迅速下降,缺口强度σ_(bN)下降,缺口敏感度(σ_b/σ_(bN))>1,呈脆性解理断裂,断口处位错分布由室温的胞状亚结构转变为均匀分布的位错网络.(2)少于30%M的双相组织的试棒在光滑拉伸、缺口拉伸、冲击载荷下,都存在延性到脆性转变,转变温度分别为Tc_光低于-140℃,Tc 在-60℃附近,Tc_冲在-20℃.     

奥氏体——贝氏体球铁的组织与性能

本文研究了一种新型高强度球墨铸铁——奥氏体——贝氏体球铁.与铁素体及珠光体球铁相比,它不仅具有高强度,σ_b>100Kgf/mm~2,σ_(-1)>33kgf/mm~2,而且有高的塑性和韧性,δ_5>6%,K_(IC)=280Kgf/mm~(3/2).同时,其疲劳门坎值▽K_(tk)较高,而疲劳裂纹扩展速率(da)/(dN)较低.它的出现,扩大了球铁的使用范围,是球铁强韧化的一个重要发展.本文还探讨了奥氏体——贝氏体球铁的性能和组织间的关系.     

低合金结构钢疲劳断裂机制图的研讨

本文在中低碳合金结构钢,室温大气条件下取得的疲劳裂纹扩展宏观特性和微观断裂机制观测的有限数据基础上,对疲劳断裂机制图的制作和意义作了初步的探讨。机制图I以σ_s/K_(IC)和K_(max),机制图Ⅱ以K_(max)/K_(IC)和γ_B~C/d(即ΔK~2/12πσ_8~2d)分别为双对数直角座标轴。在这两种平面空间里,通过对实验数据的归纳,绘出了若干个不同断裂机制的区域及da/dN的数值范围。对应于一种材料状态,疲劳裂纹扩展过程在机制图中表现为穿过特定若干区域的一直线。疲劳断裂机制图对抗疲劳材料的选择、研制和改善及失效分析,将有一定的指导意义。     

微观结构尺寸对钢疲劳性能的影响

研究了超高强度钢 30 Cr Mn Si Ni2 A的微观结构尺寸对其疲劳性能的影响 .试验结果表明 :在淬火 低温回火状态下 ,这种钢的旋转弯曲疲劳极限σ- 1随其微观结构尺寸(原奥氏体晶粒或马氏体束径尺寸 )的减小而提高 ,且有关系式σ- 1=σ0 kd- 1/ 2 .这样 ,就可以通过测量钢的微观结构尺寸来估算其疲劳性能     

基于PSO-LSSVM的疲劳裂纹漏磁定量识别技术

针对疲劳裂纹难以定量识别的问题,提出一种将主成分分析（PCA）和粒子群优化的最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）相结合的建模方法,通过建立漏磁信号与疲劳裂纹宽度、深度之间的非线性映射关系,对疲劳裂纹宽度、深度进行定量识别.搭建漏磁检测系统,采用疲劳拉伸试验制备一系列疲劳裂纹样本,通过疲劳裂纹漏磁定量识别实验,建立漏磁缺陷样本库,对基于PSO-LSSVM的疲劳裂纹漏磁定量识别方法的可行性进行验证.结果表明,该方法能够有效定量识别尺寸小于1 mm;疲劳裂纹的宽度、深度,误差在0.1 mm左右.      

基于数字图像技术的沥青混合料反射裂纹扩展行为

为了研究不同加载模式下的沥青混合料反射裂纹扩展行为,对复合小梁试件进行复合型和弯拉型破坏荷载试验以及不同应力比状态的疲劳试验,并基于数字图像相关技术(digital image correlation, DIC)观测反射裂纹萌生至扩展全过程,从裂纹宽度、裂纹扩展路径、裂纹扩展高度及疲劳反射裂纹扩展速率深入分析其扩展行为。结果表明：沥青混合料反射裂纹扩展行为经历微裂纹萌生、微裂纹发展阶段、微裂纹向宏观裂缝转变、宏观裂缝快速发展4个阶段。反射裂纹扩展由主裂纹扩展以及次裂纹扩展构成,且次裂纹扩展速率高于主裂纹。采用logistic函数对混合料疲劳反射裂纹扩展量进行拟合是可靠的。研究成果对于完善沥青路面设计及其耐久性评价具有重要意义。     

面心立方合金的表面层孪晶强化机制

本文利用透射电子显微分析和x射线内应力测定等方法研究了低层错能面心立方合金表面喷丸强化后组织结构变化与疲劳行为之间的关系。着重观察和分析了疲劳过程中强化层内亚结构和内应力的变化情况。结果表明:层错能很低的面心立方合金(不锈钢和α黄铜)经喷丸强化后,表层中存在大量显微变形孪晶;由孪晶构成的栅栏薄层不仅能使表层残余压应力在疲劳应力作用下维持稳定,而且能有效地防止疲劳裂纹在外表面形核,因此,栅栏强化效应是面心立方合金疲劳强度提高的主要原因。     

Fatigue small crack growth threshold determination of a high-Nb TiAl alloy at different temperatures by in-situ observation

The purpose of this paper is to estimate the fatigue crack growth threshold of a high-Nb TiAl alloy at the different temperatures based on scanning electron microscopy （SEM） in-situ observation. The results indicated that the fatigue crack growth threshold △Kth of a nearly lamellar high-Nb TiAl alloy with 8% Nb content at room temperature and 750℃ was determined as 12.89 MPa.m^1/2 and 8.69 MPa.m^1/2, respectively. The effect of the elevated temperature on the fatigue crack growth threshold cannot be ignored. At the same time, the early stage of fatigue crack propagation exhibited multicrack initiation and bridge-link behavior.     

Q345R疲劳裂纹扩展过程的声发射研究

为了建立疲劳过程与声发射参数之间的关系,对压力容器常用钢材的典型代表——Q345R的疲劳裂纹扩展过程的声发射信号进行详细研究. 结果表明:Q345R疲劳裂纹扩展的声发射过程分为三个明显的阶段,累积计数值和累积能量值可以很好地表征整个疲劳裂纹扩展过程;声发射参数在第2阶段到第3阶段的转折点比线弹性断裂力学定义下的要提前,表明声发射技术对疲劳进入失稳扩展阶段更加敏感;建立了Q345R声发射计数率和能量率与疲劳裂纹扩展速率的关系,它可以为Q345R剩余寿命的预测提供依据.     

Qualitative and quantitative characterizati ons of fracture surfaces of AL6XN super-austen itic stainless steel fatigued at different stress amplitudes

Fracture surface features of the AL6XN super-austenitic stainless steel fatigued at different stress amplitudes were observed by SEM and quantitatively analyzed by a fractal method.It was found that th...     

Influence of chemical liquids on the fatigue crack growth of the AZ31 magnesium alloy

The fatigue crack growth behavior of an AZ31 magnesium alloy was investigated by comparing the effect of zirconate and phosphate chemical liquids. The morphology, components, and phase compositions of the chemical depositions at the fatigue crack tip were analyzed by employing scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD), respectively. For samples with and without the chemical liquids, their stress-intensity factor values at the fatigue crack tip were compared by using a stress-strain gauge. The results demonstrated that a zirconate film (Zr_xO_y·Zn_xO_y) and a phosphate film (Zn₃(PO₄)₂·4H₂O and MgZnP₂O₇) could be formed on the fatigue crack-surface at the fatigue crack tip. The stress distribution was changed because of the chemical depositions and the causticity of the chemical liquids. This could decrease the stress-intensity factor value and thus effectively cause fatigue crack closure, which reduces the fatigue crack growth rate. Moreover, it was found that the fatigue crack closure effect of zirconates was more positive than that of phosphates.     

两平行热疲劳裂纹的应力强度因子计算方法

针对直接计算热疲劳裂纹网中裂纹的应力强度因子有困难的问题,提出用有限元方法计算了若干组(每组两条)平行裂纹发生屏蔽效应时的应力强度因子,研究裂纹间屏蔽效应的规律.定义了热疲劳裂纹的比间距n、屏蔽剩余百分数s和裂纹长度比值f,发现此三者有确定关系且与边界条件及裂纹长度无关.给出了n-s-f的关系曲线,据此可根据单条裂纹的应力强度因子推算两条裂纹发生屏蔽效应时主裂纹的应力强度因子.算例表明,该方法是正确的、有效的.     

基于疲劳特征长度概念的一种新疲劳理论

针对现有疲劳评价方法存在的问题，引入疲劳特征长度的概念，提出一种新的疲劳理论，该理论既可以统一含不同大小缺陷的疲劳评价问题，也可以很好地说明材料疲劳特性的尺寸依存性问题，并将疲劳极限和裂纹扩展门槛值的评价方法统一起来.通过对各个特征长度内裂纹扩展过程的考察，发现材料的S N曲线、ε N曲线和Pairs规律三者之间存在内在关系.通过与文献中的实验结果比较，发现本理论与现有光滑材料、缺陷材料以及疲劳裂纹扩展的评价结果一致.     

激光局部强化40Cr钢的缺口疲劳寿命分析

运用弹塑有限元法对４０Ｃｒ钢经激光局部强化前后材料的缺口局部应力应变场进行理论分析，对于强化层内存在的残余压应力按初应力考虑计及其对疲劳裂纹萌生的影响。建立其与萌生寿命之间的宏观规律，为强化材料的寿命估算提供依据。