回火和冲击试验温度对套管钻井钢冲击韧性及断裂机理的影响

对以铁素体+珠光体组织为主的钢材进行910℃淬火+不同温度回火(500,550,600℃)热处理,获得超高强度级套管钻井钢,并在不同温度(-60～20℃)下进行冲击试验,研究了回火和冲击试验温度对套管钻井钢冲击韧性和断裂机理的影响。结果表明：随着回火温度的升高,套管钻井钢的马氏体逐渐消失,形成回火索氏体组织,室温冲击时消耗的冲击能增大,最大冲击载荷减小;不同温度回火钢的冲击断口宏观形貌均为纤维区和剪切唇,断裂机理均为韧性断裂;550℃回火套管钻井钢的韧脆转变温度为-33.64℃,随着冲击试验温度的降低,其冲击能逐渐减小,宏观断口形貌由完全纤维区转变为近完全放射区,微观断口形貌由完全韧窝形貌转变为包含局部韧窝结构的准解理结构。     

热冲压成形后22MnB5钢的组织与拉伸性能以及拉伸时的微观形貌演变

对比研究了22MnB5钢经890℃热冲压成形前后的显微组织与拉伸性能,采用原位拉伸试验观察了热冲压成形后试验钢在单向拉伸过程中微观形貌的演变.结果表明:热冲压成形前试验钢的显微组织为铁素体和珠光体,热冲压成形后组织转变为马氏体,试验钢的强度和强塑积提高,塑性下降;在拉伸过程中,试验钢先发生颈缩,随后原奥氏体晶界破坏,微裂纹萌生,夹杂物脱黏形成孔洞型裂纹,随着拉伸的继续进行,裂纹扩展长大并相互连接,试验钢断裂;热冲压成形试验钢的拉伸断口存在大量韧窝,断裂形式为微孔聚集型断裂.     

高铁用进口EA4T钢车轴的组织和力学性能

研究了高铁用进口EA4T钢车轴的显微组织和力学性能,分析了组织和力学性能的均匀性。结果表明:车轴中存在CaS、Al2O3及少量硅酸盐等非金属夹杂物,沿表面至心部夹杂物的数量增多;车轴不同位置的显微组织均为回火马氏体、贝氏体和少量先共析铁素体,自表面向心部先共析铁素体的尺寸增大、数量增多,组织不均匀;车轴的拉伸性能和硬度均满足标准要求,但心部因先共析铁素体含量较多,抗拉强度明显较低;车轴纵向存在带状组织,因此其横向冲击韧性较差;车轴试样的拉伸断口存在较多小而深的韧窝,说明其塑性良好,断裂方式为韧性断裂,而冲击断口存在明显的河流花样和韧窝,断裂方式为脆韧混合断裂。     

冷轧DP590双相钢板脉冲激光焊接接头的组织及性能

采用脉冲激光对接焊接1.0 mm厚冷轧DP590双相钢板,研究了焊接接头的显微组织、力学性能及成形性能。结果表明:焊缝区、热影响区、母材区的显微组织分别为板条马氏体,铁素体和板条马氏体、铁素体和马氏体;焊缝区、热影响区、母材的平均硬度分别为344,275,205HV;焊接接头拉伸断裂位置出现在母材区,为韧性断裂;杯突试验过程中裂纹在焊缝中心处形成后垂直于焊缝向热影响区和母材扩展,裂纹在焊缝区切断马氏体板条扩展,而在热影响区和母材区则沿着铁素体和马氏体界面扩展;焊接接头具有良好的成形性能,其杯突值为母材的81.9%,可满足实际生产要求。     

结构钢中纤维状复合组织对抑制可逆回火脆性的影响

本文研究了 ３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢中马氏体（Ｍ）＋铁素体（Ｆ）＋贝氏体（Ｂｍ）＋残留奥氏体（ＡＲ）纤维状多相复合组织以及Ｍ＋Ｆ纤维状双相组织对抑制可逆回火脆性的影响,并与该钢常规调质态进行了对比,结果表明：纤维状多相复合组织和双相组织能明显抑制可逆回火脆性。该类复合组织使回火脆化的断裂机制由沿晶断裂改变为韧窝加部分窄条形准解理断裂。     

不同温度固溶处理后FeMnSiCrNi形状记忆合金的力学性能和断裂特征

采用组织观察和拉伸试验等手段研究了经不同温度固溶处理后FeMnSiCrNi合金的力学性能与断裂行为.结果表明:经一定温度固溶处理后,铁基合金标准拉伸试样的拉伸断裂过程具有应力诱发马氏体相变和马氏体自身滑移两个塑性变形阶段;当固溶处理温度为1000℃时,该合金具有优良的综合力学性能;其拉伸试样的断裂机制为微孔聚集型延性断裂,断口特征主要表现为大量的韧窝.     

含不同循环变形历史P92钢的高温拉伸性能

在650℃下对P92钢进行不同周次循环加载试验,再在650℃下进行拉伸试验,研究了循环变形对其显微组织和高温拉伸性能的影响。结果表明:未循环变形P92钢的显微组织由细小板条马氏体组成,马氏体内存在亚晶粒和位错,晶界析出M23C6碳化物,循环变形后钢中板条马氏体发生明显回复,亚晶粒长大、位错向胞状结构转变;与未循环变形相比,循环变形后P92钢的高温拉伸性能明显降低,且抗拉强度和屈服强度随循环周次的增加而降低;循环变形对P92钢的拉伸断裂机制没有产生明显影响,拉伸断口均存在明显韧窝,拉伸断裂机制均为韧性断裂。     

焊后热处理对15CrMoR(H)钢焊条电弧焊焊接头组织与性能的影响

以15CrMoR(H)耐热钢为研究对象,采用R307G焊条多道多层焊,分析了焊后热处理前后焊接热影响各分区的组织转变,并对焊接接头进行冲击试验及硬度检测。结果表明,焊后热处理前热影响区粗晶区为上贝氏体+马氏体组织,临界粗晶区在原奥氏体晶界生成链状脆性组织,导致其局部微区硬度偏高,冲击吸收能量较低,裂纹扩展区呈准解理断裂;焊后热处理后粗晶区为回火索氏体组织,临界粗晶区为晶粒内部的回火索氏体及晶界附近的链状高温回火组织,焊接接头整体硬度分布均匀,热影响区冲击吸收能量较高,断口形貌呈韧窝状的韧性断裂。     

6063铝合金在不同应力状态下的变形及损伤行为

用平板拉伸、缺口拉伸、剪切试验结合断口形貌观察及有限元模拟等方法,对6063铝合金在三种不同应力状态下的变形及损伤行为进行了研究.结果表明:在不同应力状态下该合金的变形及损伤行为存在明显的差异,剪切时材料的断裂应变远大于平板和缺口拉伸时的,而缺口拉伸时材料的屈服强度及峰值应力大于平板拉伸时的;平板拉伸时试样为拉剪混合型断裂,断口由一定比例的韧窝和剪切平面组成;缺口拉伸时试样有明显的颈缩,断口以韧窝为主;剪切断口以剪切平面为主;损伤行为的有限元模拟结果与试验结果吻合较好.     

酸性介质中双相不锈钢与铁素体不锈钢的应力腐蚀研究

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)断口分析以及金相显微组织分析等方法对TP405铁素体不锈钢及2205双相不锈钢在酸性介质中应力腐蚀开裂(PSCC)行为进行了研究.并评定铁素体不锈钢与双相不锈钢在酸性介质中应力腐蚀开裂的敏感性.为在酸性介质中选择容器用钢提供依据.结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区.试样断口形貌呈准解理断裂和韧性断裂.2205双相不锈钢的应力腐蚀敏感性比TP405铁素体不锈钢低.     

论高强度螺栓的材料及其强度问题

本文从高强度螺栓的服役条件出发论述了高强度螺栓选材的考虑因素。用低碳马氏体钢和中碳调质钢进行了静拉伸、偏斜拉伸、冲击韧性、疲劳强度和延迟断裂强度等试验。试验结果表明,与中碳调质钢相比,低碳马氏体钢的强度提高1/3以上,同时保持较高的塑性和韧性,螺栓的承载能力提高45～70%,而缺口偏斜敏感性并不显著升高;螺栓的疲劳强度与中碳钢调质态螺栓大体相同：低碳马氏体钢的延迟断裂敏感性比相同强度水平的40Cr钢小,并且在盐水和水中对延迟断裂是不敏感的。因此,选用低碳马氏体钢作高强度螺栓材料,不仅在综合机械性能方向有许多优点,而且其优良的工艺性能更是中碳钢不能比拟的。本文还进行了热处理前和后滚制螺纹对螺栓疲劳强度的影响试验,结果表明,热处后滚制螺纹可有效地提高螺栓的疲劳强度。根据本文的试验结果,作者对低碳马氏体螺栓钢的成分设计作了某些探讨。     

自回火钢的变形和断裂

本文研究低碳马氏体钢的显微组织和亚结构对塑性变形和断裂的影响。淬火自回火马氏体中存在ε－FexC和Fe 3C。马氏体晶条间有一定取向差。拉伸加载过程,裂纹萌生于马氏体束间的界面和马氏体晶条间的界面。断裂单元是马氏体束和马氏体晶条。     

优化组织球铁的力学性能及其微观断裂行为

根据球铁断裂过程中石墨及石墨-基体界面的微观力学行为,对球铁组织进行优化设计.以强相(马氏体)或强韧相(奥氏体-贝氏体组织)环包围石墨,基体组织为马氏体或奥氏体-贝氏体组织,加上适量的铁素体,并通过快速加热短时保温后淬火或等温淬火获得.实验结果表明,优化组织球铁具有很高的强韧性.采用扫描电镜动态拉伸观察优化组织球铁断裂过程,发现微裂纹在石墨-基体界面萌生并沿界面扩展,马氏体环或奥-贝环阻碍界面裂纹的萌生与扩展,基体中的硬相和软相分别提高球铁的强度和韧性,这些都有利于提高优化组织球铁的强韧性.     

双相钢变形模型的计算机仿真

对双相钢的变形模型进行了计算机仿真。为了采用DDSⅢ动态仿真语言设计仿真程序,在原数学模型中,引入了一个初值为零的伪常微分方程,也可采用取消源程序中与积分有关的部分语句的方法。前一种方法具有普遍意义。仿真结果表明：用马氏体体积分数对双相钢的均匀真应变作图可更好地反映双相钢中各组份相的性能对双相钢均匀真应变的影响。对一些文献中矛盾的结果进行了解释,提出了改善双相钢匀真应变的途径。     

不同强韧性组配的16Mn钢焊接接头的断裂性能和裂行为

对16Mn钢不同组配焊接接头的断裂性能和断裂行为进行了试验研究。认为在高应力塑性断裂和高应力脆性断裂状态下,16Mn钢接头的断裂强度为焊缝强度和接头各部分塑性变形能力所决定,提高焊缝强度以及提高焊缝和母材的塑性均有利于提高接头的抗断裂能力;在低应力脆性断裂状态下,接头的抗断裂性能是可以根据焊缝的低温冲击韧度进行评价的。焊接接头各部分塑性变形能力及其相互关系对焊接接头的断裂行为具有不可忽视的影响,是评价接头断裂性能的重要依据。     

高锰奥氏体超低温钢低温脆断机制的研究

研究了高锰奥氏体钢的低温断裂机制。高锰奥氏体钢随温度降低其断裂机制由韧窝状断裂转变到晶界断裂。在固溶处理时快速冷却过程中锰在奥氏体晶界产生不平衡偏聚。由于锰的偏聚层的强度、应变三硬化指数和应变硬化率均高于晶内基体材料,因此在加载形变过程中位错在偏聚层处塞积而产生很大的内应力,在偏聚层处的应力远大于晶内,因此在晶界偏聚层处产生晶界断裂。     

37Si Mn Cr Ni Mo V钢微区成分、显微组织与断裂性能关系的研究

本文通过对37Si Mn Cr Ni Mo V钢强韧化研究,综合考察了现代主要强韧化工艺的强韧化水平,论述了热处理制度、微区成分、显微组织与断裂性能之间的关系。通过透射电镜观察,电子探针分析及其模拟计算,提出了试验用钢中孪晶马氏体的形成条件,分布状态以及对断裂韧性的影响。强调指出微区成分是热处理中最重要的结构参量。应用统计学方法建立了热处理制度与微区成分之间的关系。研究结果表明;微区成分越均匀,材料的断裂韧性就越高,这是因为微区成分决定了马氏体的亚结构。根据设计的各种热处理工艺所获得的微观组织及所具有的断裂性能,并结合对微区成分、原始组织的研究结果,提出了遗传热处理新工艺。与现行工艺相比,在保持材料等强度条件下,提高断裂韧性值25%,在等强、等断裂韧性的条件下,比超高温淬火工艺样品的冲击韧性值提高65%以上。达到了工艺、成分、组织的优良配合并使之材料的强韧性能得以充分发挥。     

高强度低碳马氏体型钢的组织结构与疲劳性能的关系

本文对高强度低碳马氏体型钢的组织结构和疲劳性能间的关系进行了系统的研究。试验表明,在低温回火状态下,典型钢种25Si2Mn2CrNiMoV具有优良的疲劳强度和疲劳裂纹扩展抗力。试验钢中板条马氏中的位错亚结构,弥散分布的e碳化物以及良好的微观塑性延长了疲劳裂纹的萌生期。马氏体板条束,马氏体板条晶间的位向差以及马氏板条间的残余奥氏体薄膜则是控制疲劳裂纹扩展速率的组织结构因素。文中对在回火马氏体脆性区造成疲劳性能恶化的原因也进行了分析讨论。     

不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能

研究了Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C系镍基单晶高温合金在不同温度(800,980℃)下的低周疲劳性能。结果表明:与800℃下相比,980℃下合金的塑性变形量更大,损伤更严重,疲劳强度更低,寿命更短;2种温度下合金的疲劳断裂均为类解理断裂;800℃时,裂纹萌生于疏松组织处,沿{111}平面扩展,瞬断区面积较大,980℃时,裂纹萌生于脆性氧化皮处,沿与应力轴垂直的{001}平面扩展,瞬断区面积较小。     

时效工艺对2205双相不锈钢组织与力学性能的影响

研究了时效温度和时间对2205双相不锈钢组织及力学性能的影响,并对其断口形貌进行了分析。结果表明,2205不锈钢在时效处理中析出相σ相的形核位置、形态及数量与时效温度和时间有很大关系。时效温度高时,σ相在δ/γ相界和δ相内同时形核、生长,并且易形成块状;温度低时,σ相则偏聚在δ/γ相界生核,然后向δ相内生长,σ相易形成片状组织;同时,σ相的数量也会随着时效时间的延长而增加。475℃和600℃时效后双相不锈钢的强度明显提高,韧性略有降低,微观断口以韧窝为主。750℃时效后强度有所提高,韧性明显降低,微观断口以解理平面为主。