载重车轮动态弯曲疲劳试验用高强螺栓的断裂分析

载重车轮下线后一般需要进行动态弯曲疲劳试验。但连接车轮和弯曲疲劳试验机加载轴所使用的高强度螺栓在试验过程中出现了早期断裂的现象。通过宏观检验、断口分析、硬度测试和金相分析等方法对失效螺栓进行分析,确定了其断裂的主要原因为热处理不良、内部组织不良、外表面脆性大和循环作用力大于疲劳许用应力。通过对高强螺栓原材料的检验,并调整热处理工艺,在后续的试验过程中未出现螺栓断裂的情况。     

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.     

压裂泵阀箱钢43CrNi2MoV疲劳断裂的试验研究

本文介绍了1050型压裂泵阀箱钢—43CrNi2MoV的疲劳断裂试验研究。一系列的实验表明,回火温度影响着钢的疲劳断裂强度,在约620℃回火时,可以获得高的疲劳断裂抗力;表面淬火后再喷丸硬化和表面爆炸强化可以明显提高钢的疲劳寿命;25%的盐酸溶液使钢的裂纹形成和扩展加快。     

高强韧低碳中锰钢的弯曲疲劳性能

利用GPS-100高频疲劳试验机,研究了高强韧低碳中锰钢的三点弯曲疲劳性能,绘制出S-N曲线并分析了疲劳断口特征,探讨了相变诱导塑性(TRIP)效应对试验钢疲劳性能的影响机理.结果表明:试验钢的条件疲劳极限为1006MPa,疲劳比为1.20;试验钢的疲劳裂纹源萌生于试样下表面靠近棱角的位置,疲劳裂纹扩展区存在大量的二次裂纹可有效降低主裂纹的扩展速率,提高试验钢的疲劳强度;瞬断区包含等轴韧窝和拉长的韧窝,是典型的韧性断裂.疲劳裂纹前沿微小塑性变形区内的残余奥氏体发生TRIP效应,吸收大量应变能,钝化裂纹,减缓裂纹的扩展速率,是试验钢疲劳性能优异的主要原因.     

热轧和热处理U75V钢单轴棘轮-疲劳交互作用实验研究

钢轨服役过程中,由循环滚动载荷诱发的棘轮效应是其疲劳失效的主要原因之一。针对现役的热轧和热处理U75V钢开展单调拉伸、应变和应力控制疲劳实验,揭示热处理工艺对材料基本力学性能、循环特性和棘轮行为的影响,进而讨论棘轮效应与疲劳失效行为之间的交互作用。实验结果表明:热处理U75V钢的屈服强度和抗拉强度较热轧态有显著提升,二者均表现出循环软化特性。在相同载荷水平下热处理U75V钢抗棘轮变形能力和疲劳性能明显优于热轧态,当应力幅与屈服应力之比恒定时,相同平均应力下热轧U75V钢棘轮效应更显著。加载的平均应力和应力幅对U75V钢疲劳寿命的影响存在竞争作用,较强的棘轮行为使两种U75V钢疲劳寿命均降低。     

表面强化处理钢的疲劳断裂韧性

本文首次把疲劳断裂韧性概念引入到表面化学热处理强化钢中。试验结果表明:在较低过载应力下存在内部疲劳裂纹时,“鱼眼”半径可定义为临界裂纹半长;对每一处理状态,疲劳断裂韧性可视为一定值;除强度和塑性外,表面化学热处理钢中所特有的残余应力对疲劳断裂韧性也具有重要的影响;在碳氮共渗层中,当裂纹向着高碳含量方向扩展时,残余压应力对裂纹的扩展起着显著的抑制作用。     

600MPa级汽车大梁钢疲劳极限确定和疲劳断裂原因分析

为确定薄板坯连铸连轧(flexible thin slab rolling,FTSR)短流程生产线生产的600 MPa级汽车大梁钢是否满足装车要求,利用升降法研究了汽车大梁钢的抗疲劳性能。研究结果表明,采用对数试验应力-对数疲劳寿命拟合的方法要优于直接采用试验应力-疲劳寿命,计算得到了不同存活率下的P-S-N曲线,由图得到疲劳极限强度为294 MPa,经过数值计算得到的疲劳极限强度为287. 1 MPa。采用扫描电子显微镜对疲劳试样进行了断口分析,发现疲劳断裂为韧性断裂,夹杂物为裂纹的起源,结合试验钢的性能指标和装车试用考核结果,确认FTSR生产线开发的600 MPa级汽车大梁钢满足装车使用要求。     

8407钢与4Cr5MoSiV1钢纵横向热疲劳性能研究

采用自约束热疲劳试验方法,在相同的热处理条件下,对比研究了8407,4Cr5MoSiV1钢的纵横向热疲劳特性,观察分析了两种钢的热 形貌及深度,并选择典型试样进行扫描电镜分析,结果表明,8507钢比4Cr5MoSiV1钢的碳化物颗粒较小,而且分布均匀,从而表现出较好的热疲劳性能,尤其是4Cr5MoSiV1钢的横纵向热疲劳性能差异较8407钢大,即8407钢的各向同性要优于4Cr5MoSiV1钢,与两种钢的横纵向冲击韧性的比值相对应。     

斜拉桥索梁锚固结构疲劳试验模型设计优化

为了避免出现斜拉桥索梁锚固结构疲劳试验中辅助部分首先断裂的问题,在以往试验模型设计的基础上,考虑影响疲劳寿命的不同因素,建立了以模型的静力强度、位移、疲劳和断裂性能为模糊约束条件,以模型质量、疲劳和断裂寿命为多个目标的结构多目标优化设计模型.结合苏州南通长江公路大桥钢锚箱式索梁锚固结构足尺疲劳试验,验证了锚箱式索梁锚固结构设计的正确性,经过400万次加载而未破坏,且减少了模型用钢量.模型设计中提出的控制热点应力等措施切实可行.     

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.     

冷锻模具材料高速基体钢应变控制室温疲劳性能

对冷锻模具材料高速基体钢进行了室温下的单轴静态拉伸试验和应变控制单轴对称拉压低周疲劳试验,获得了静态拉伸力学性能和低周疲劳性能参数.通过对试验数据进行拟合,得到了高速基体钢材料在室温下静态单调拉伸应力-应变关系、循环应力-应变关系以及循环应变-寿命曲线.试验结果表明,该模具材料在本试验控制的循环应变幅范围内发生了循环软化,疲劳断裂之前未观察到明显的应力饱和现象.以控制应变幅为1.5%的试样为例,对材料的低周疲劳行为特性进行了分析.材料的循环应力响应分为明显软化,软化效应减弱和瞬时断裂3个阶段.     

55SiMnMo钢疲劳的试验研究

对55SiMnMo钢在腐蚀环境中进行了疲劳试验研究,试样采用三种不同热处理方法进行处理。结果表明,正火加回火处理对提高钎杆的疲劳寿命效果最佳。     

形变热处理对55SiMnVB弹簧钢疲劳特性的影响

本文对55SiMnVB 钢高温形变热处理试样的疲劳裂纹扩展门槛值、裂纹扩展速率和断裂韧性测试及结果作了较系统的报道,并与常规热处理的试样作了对比分析,在此基础上对形变热处理工艺提高钢的疲劳寿命的作用机理进行了阐述。     

热处理对30CrMnSiA高强钢焊接接头力学性能的影响

针对某型飞机的焊接模拟件展开了力学特性研究,模拟件为30CrMnSiA高强钢板件的一次焊接试验件,分为焊后热处理与焊后不进行热处理两种加工状态。通过拉伸试验、疲劳试验,对疲劳断口显微组织进行了分析,研究了热处理对30CrMnSiA高强钢焊接接头力学性能的影响。结果表明:焊后热处理可以改善焊接接头的力学性能,其中拉伸强度与中值疲劳强度明显提高。通过断口的显微组织观察,可以发现热处理减小了焊缝区的气孔缺陷,改善了焊接接头的疲劳性能。     

中碳钢在变幅载荷下疲劳裂纹加速扩展的研究

通过对带有环状Ｖ型切口的４５￣＃钢圆棒料在恒幅过载和变幅过载下的低周次疲劳试验，表明变幅递增过载的裂纹扩展速率比恒幅过载裂纹扩展速率显著增大。基于试验事实和断口分析，探讨了过载下的疲劳裂纹扩展机制，说明过载时裂纹扩展速率瞬时显著增大是裂纹钝化的结果，进而寻找到了促使裂纹加速扩展的适宜加载方式，为超低周疲劳断裂的工程应用提供了依据。     

长期高温高压氢暴露对CrMo钢断裂韧性和裂纹行为的影响

选用CrMo钢经400℃, 20 MPa, 10 h氢暴露后进行拉伸、断裂韧性和疲劳试验.结果表明:CrMo钢已经发生了氢腐蚀,氢蚀使CrMo钢强度、塑性和断裂韧性均有所降低,也使断裂机制由韧窝型转变为解理脆性.氢蚀使疲劳裂纹扩展行为也发生了变化,疲劳裂纹扩展速率增加,降低.CrMo钢氢蚀后,随应力比增加,疲劳裂纹扩展门槛值大幅度降低.     

钢的磨蚀抗力与力学性能的相关性

对经多种热处理工艺处理的四种钢材,在水轮机模拟圆盘仪上进行了磨蚀试验及力学性能测试。结果表明,钢的磨蚀抗力主要取决于钢材料本身的硬度和冲击断裂过程中单位变形量所吸收的功。     

自安装井口平台外输海底管道疲劳拉伸磁记忆性能研究

为研究自安装井口平台外输海底管道在地磁激励下疲劳拉伸过程中X80钢表面磁场信号变化规律，使用MTS810 250疲劳拉伸试验机对X80钢的拉伸试样进行了不同载荷下的疲劳拉伸试验。实验过程中借助磁记忆传感器对拉伸试样表面的磁记忆信号变化进行监测，借助手持显微镜观察疲劳过程中试样疲劳破坏情况，借助扫描电镜对断裂后的断口进行分析。结果表明：磁记忆对拉伸疲劳损伤敏感，并归纳提出了以切向信号极值、切向梯度信号极值的连线斜率为特征值的X80钢拉伸疲劳损伤敏感的磁记忆检测参数体系，为磁记忆检测方法的现场应用奠定了基础。     

Q345B钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳试验

为了研究不同加载制度下的钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳性能,设计并完成了六个足尺全焊接梁柱节点焊缝低周疲劳试验,研究了节点焊缝的疲劳裂纹萌生及扩展规律,分析了循环幅值、加载历程对节点疲劳性能的影响,比较了在常幅、变幅及随机荷载作用过程中的疲劳损伤累积程度。结果表明:在三种加载制度下,梁翼缘焊接孔处焊趾最易萌生疲劳裂纹,最终断裂的路径均为焊接孔焊趾裂纹斜向发展,与翼缘焊缝端部裂纹汇合,造成全截面断裂;试件直接经历等幅大变形对节点的疲劳性能较为不利,经历由小变形到大变形的加载过程更能发挥耗能能力;常幅加载的幅值越大,节点累积损伤的速率越快,越早发生疲劳断裂.     

紧凑拉伸试件的J积分函数解析表达式

对疲劳和断裂分析中的紧凑拉伸试件进行了弹塑性分析,分别建立起弹性状态和弹塑性状态(或塑性状态)下的J积分函数解析表达式,并用所建立的J积分函数估算了渤海石油平台用钢A537在常温下的疲劳裂纹扩展寿命.数值计算的结果和试验结果是吻合的.这说明所建立的J积分函数解析式不仅有效可靠,且足以用来解决疲劳寿命的估算问题.