B级船板钢形变断裂过程的原位研究

 在扫描电子显微镜下观察分析了B级船板钢试样在原位拉伸过程中的断裂行为以及低温脆性断口中二次裂纹的扩展。结果表明：在拉伸变形过程中,微裂纹首先在试样缺口处形成,然后沿铁素体+珠光体界面扩展。加载过程中,多边形铁素体发生塑性变形,裂纹在基体内以“Z”字型扩展。在低温脆性断裂区,二次裂纹以穿晶方式通过铁素体基体,在扩展到珠光体区域时有时沿铁素体和珠光体的界面扩展,有时穿过珠光体区域扩展。     

热镀锌合金化镀层裂纹产生及扩展的原位观察

用装配3点弯曲试验装置的扫描电镜原位分析了GA钢板变形情况下镀层中裂纹的产生、扩展、镀层断裂及GA钢板在塑性变形过程中镀层与钢基体界面交互作用的情况。试验及分析结果表明：镀层承受拉应力的一侧,裂纹在Г／δ,相界面处产生,在δ1相中沿着垂直于镀层平面的方向扩展,并沿着Г相／钢基体界面延伸,镀层塑性变形的迹象不明显;镀层承...     

高温渗碳轴承钢旋弯疲劳裂纹萌生与扩展行为

 为了提高航空轴承的服役寿命,借助QBWP-10000X型旋转弯曲疲劳试验机,研究了高温渗碳轴承钢的旋转弯曲疲劳性能和裂纹萌生扩展行为。结果表明,钢的中值疲劳强度达到913.3 MPa。有效渗层中大量M₂₃C₆和少量M₆C碳化物显著提高了试验钢的表面硬度,渗层不同碳浓度导致马氏体先后发生相变而形成408 MPa表面压应力,进而提高了钢的疲劳性能。疲劳裂纹主要萌生在表面缺陷和次表面碳化物,分别占比71.4%和 28.6%。萌生裂纹缺陷特征尺寸及承载应力对应力强度因子和循环次数影响显著,深犁沟形状由于涉及应力集中而直接影响疲劳循环次数,承受相同加载应力碳化物特征尺寸越大,循环次数越低。裂纹萌生后沿渗碳层碳化物边界快速扩展同时向芯部缓慢扩展,最后在试样疲劳源对侧近边缘区域发生准解理和韧性混合断裂。     

锌基镀层热冲压钢研究进展

介绍了近年来锌基镀层热冲压钢的研究进展,详细叙述了锌基镀层热成形钢镀层在奥氏体化过程中的组织变化和加热工艺对镀层组织、表面高温氧化的影响规律,并对锌基镀层热冲压过程中的裂纹形成机理进行了分析。现有研究表明,合理控制热冲压工艺窗口时可以消除液态金属脆性(LME)导致的宏观裂纹,同时可以控制镀层表面氧化,对耐蚀性和涂装性能有利。疲劳测试则表明,10μm的微观裂纹不会对材料基体的疲劳极限产生显著影响。     

高强管线钢焊接裂纹产生的原因及控制

高强管线钢焊接热影响区(HAZ)受焊接热循环影响,韧性降低,成为焊接接头的薄弱位置.由于焊接粗晶区粗大晶粒及焊趾处产生的应力集中,裂纹通常起源于焊趾处靠近熔合线的热影响区粗晶区.夹杂物与基体界面处、MA岛与基体界面处、存在MA岛的晶界以及MA岛内部是裂纹形核的主要位置.裂纹沿着晶界扩展,或从晶粒内部穿过,或沿着基体与夹杂物之间的缝隙扩展.控制焊接热输入减少MA岛数量、细化奥氏体晶粒及利用氧化物冶金的方法促进晶内形核铁素体的生成,有助于提高焊接热影响区粗晶区韧性.     

从0到1，从纸上到车上的技术突破——东北大学自主研发汽车钢高韧性铝硅镀层新技术

正9月18日,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室易红亮教授团队在2019年中国汽车轻量化大会上发布高韧性新型铝硅镀层技术。团队提出了铝硅镀层和钢基体界面间高碳致脆的新理论,在汽车钢铝硅镀层强韧化领域实现从"0到1"的突破。为避免热冲压钢板表面氧化和脱碳,并使其具备耐高温性和耐腐蚀性,安赛乐-米塔尔钢铁公司于1999年最早成功开发了铝硅镀层技术。这项技术有效避免了无镀层热冲压钢板表面氧化的问题,同时,在磨具保护、零件尺寸精度、耐蚀性等方面也     

22MnB5钢锌基镀层加热过程中组织演变及裂纹形成

锌基镀层热冲压技术面临的一个主要问题是液体金属致脆。镀锌钢板在奥氏体化和随后的冷却过程中，基体和镀层之间由于Fe、Zn、Al等元素的扩散以及Zn的溶解、氧化和挥发，镀层的化学成分和微观组织发生一系列变化，不仅影响后续的焊接和抗腐蚀性能，而且影响冲压后裂纹的形成和扩展，因此，了解镀层组织在加热、保温及冷却过程的组织演变是探索裂纹形成和扩展机理的基础。利用试验方法对锌基镀层在加热过程中的组织演变进行研究，并对热成形过程中裂纹形成机理及如何避免裂纹进行探讨。     

不同表面处理条件下身管烧蚀研究

通过模拟发射试验对表面镀铬、氮碳共渗两种表面处理条件下的身管进行了烧蚀模拟测试,研究在模拟工况下身管烧蚀情况.镀铬身管由于镀铬层固有的脆性,且受到高温高压火药气体的冲击作用,铬层内易产生显微裂纹,裂纹扩展至铬层与基体界面处,并沿着镀层与基体界面扩展,从而导致镀层剥落.氮碳共渗身管在烧蚀过程中,表面产生大量较深且较宽的裂纹,裂纹直接贯穿到基体使基体严重地被火药燃烧气体腐蚀,从而导致身管失效.在上述研究基础上,提出了两种不同处理方式下身管的失效模式.      

中碳珠光体型高速车轮钢的韧化机理

 韧性是影响高速车轮运行安全的关键性能指标。为了阐明中碳珠光体型高速车轮钢的韧化机理，对夹杂物改性和组织韧化两方面进行了深入研究。研究结果表明，硫化物包裹氧化物的夹杂物改性提高了车轮钢的韧性。车轮钢中的氧化物夹杂容易在夹杂物与基体界面处产生裂纹，并向周围基体扩展；当氧化物被硫化物包裹后，裂纹仅在夹杂物本身产生，保护了周围基体。在w（Mn）＝0.75%的成分体系下，当硫的质量分数提高到0.006%及以上时，硫化物在固相线温度以上析出，可以实现对氧化物的较好包裹，改善车轮钢的韧性；硫化物在车轮热加工过程中会发生回溶与再析出，破坏复合夹杂物的包裹效果，提高硫质量分数或降低热加工温度，可以提高复合夹杂物的热稳定性。奥氏体晶粒尺寸和先共析铁素体体积分数是车轮钢组织韧化的关键控制因素。细化奥氏体晶粒尺寸、提高铁素体体积分数，断口中解理面尺寸减小，韧性撕裂区增多。     

980MPa级复相钢热处理工艺优化及组织性能研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜研究了热处理工艺对980MPa级复相钢显微组织和力学性能的影响。结果显示:钢的显微组织为贝氏体、铁素体及马氏体三相,且加热温度越高,贝氏体及马氏体硬相组织越多,铁素体含量越少,组织均匀性显著提高。钢的屈服强度也随加热温度的提高而逐渐增高,但抗拉强度保持不变。随着缓冷温度的降低,钢中贝氏体及马氏体组织减少,铁素体含量增加,同时力学性能降低。相变-位移曲线显示加热过程中试验钢在730°C左右开始发生奥氏体相变,在860°C左右完成全奥氏体化。在降温过程中试验钢在456°C左右进行贝氏体相变,在244°C至165°C较宽的温度范围内进行马氏体相变,且均热温度越高,贝氏体相变量越大,马氏体量越少。     

直接热轧双相钢的性能

本文以鞍钢试生产的Si-Mn-Cr-Mo系直接热轧双相钢为材料,对钢中的组织特点,变形行为和断裂特征进行了观察和描述。直接热轧双相钢的组织为块状的多边形铁素体包围着孤立的马氏体岛。拉伸试样在均匀变形阶段,主要是铁素体变形。当试样产生缩颈时,两相组织都产生大的变形。两相组织变形时易在F/M相界面处产生微孔,微孔以汇集的方式连结并长大形成微裂纹,微裂纹主要沿着F/M相界面的铁素体一侧传播,但有时也穿过铁素体晶粒或马氏体岛。材料的断裂主要由主裂纹产生。     

经济型铁素体/贝氏体高扩孔钢的组织与性能

 通过TMCP工艺实验,研究了Si、Mn含量对低碳Si Mn钢显微组织、力学及成形性能的影响,探讨了铁素体/贝氏体双相钢(FB钢)在扩孔过程中的裂纹形成及扩展行为。研究结果表明,增加Si含量,实验钢中等轴铁素体的体积分数增加,扩孔性能得到改善;而增加Mn含量,实验钢的强度和韧性显著提高,但塑性和扩孔性能有所下降。FB钢中的裂纹扩展主要是以微孔聚集机制进行,当遇到贝氏体时,裂纹通过铁素体 贝氏体相界面并剪断铁素体进行扩展。合理选择Si、Mn含量和TMCP工艺参数,可以获得690 MPa级的经济型热轧FB高扩孔钢,扩孔率达到了95%,综合性能较好。     

WC系钢结硬质合金断裂过程与断裂机制的研究

用金相显微镜观察了WC系钢结硬质合金在三点弯曲载荷作用下的一断裂过程。试验结果表明,在外加载荷作用下,裂纹茵先在WC相粗大粒子和碳化物偏集区WC相粒子界面及碳化物偏集区的孔隙处萌生;随着应变量增大,已开裂WC相粒子中的解理裂纹张开粗化,与此同时较小的WC相粒子发生开裂;裂纹沿WC相与WC相粒子界面扩展,并穿过WC相粒子间的钢基体相薄层,然后裂纹沿WC相或二次碳化物粒子与钢基体相交界面扩展并撕裂钢基体相,最终导致试样完全断裂。作者根据对断裂过程的观察和断裂试样断口的分析结罘,讨论了WC系钢结硬质合金断裂的微观机制,并提出了提高材料抗脆性断裂能力和防止早期破裂的途径。     

汽车排气系统用铁素体不锈钢的耐热性研究

利用实验室条件下冶炼的Fe-Cr-Nb-Mo铁素体不锈钢,对其高温强度和热疲劳性能进行了研究。研究结果表明:实验钢的高温抗拉强度和屈服强度优于或基本相当于目前所使用的铁素体不锈钢的性能;实验钢的热疲劳裂纹从V形缺口处萌生,夹杂物为裂纹萌生优先区域;热疲劳裂纹长度和扩展速度随热疲劳上限温度的升高而增大;热疲劳裂纹优先沿晶界扩展,高温氧化是疲劳裂纹扩展的主要因素。     

15CrMnMoV钢分层致韧效应的研究

本文用形变时效方法显著提高了15CrMnMoV钢的强度、韧性、特别是K_(ISCC)。织构测定、SEM、TEM等分析结果表明,形变时效可在15CrMnMoV钢基体中引入大量平行于轧制面的显微弱界面。这些弱界面是强烈的{100}板织构形成的解理面,其能够缓解三向拉应力状态、纯化裂纹,偏析裂纹扩展路径,抑制裂纹扩展,具有显著的韧化作用。     

Si对热轧铁素体-贝氏体双相钢显微组织变化和机械性能的影响

系统的研究了si对铁素体-贝氏体双相（FBDP）钢显微组织变化、拉伸性能、冲击韧性和拉伸凸缘性的影响,从0到0．95％加人si可促进细的铁素体等轴晶的形成,高Si（0．95％）时也可导致块状马氏体岛和残余奥氏体的形成。随si含量的增加屈服强度、抗拉强度和延伸率提高,因此,由于加入si提高了应变硬化速率,改善了抗拉强度和韧性之间的平衡。孔扩张后的裂纹形貌表明FBDP钢有极好的拉伸凸缘性,这与显微裂纹在铁素体相内扩展以及铁素体晶粒沿与裂纹垂直方向延伸有关。含0．95％Si钢与含0．55％Si钢相似都有高强度与高冲击韧性组合,特别是含0．95％Si钢表现出极好的抗拉强度与拉伸凸缘性组合。     

H13、3Cr2W8V和1.2367热疲劳性能的对比研究

采用自约束热疲劳试验方法分别对H13、3Cr2 W8V和1.2367钢进行热疲劳试验,对比分析表面裂纹形貌与截面裂纹深度,计算热疲劳损伤因子。利用Gleeble-3500对材料进行高温抗压实验,并对材料的组织进行SEM观察和EDS分析,研究热疲劳裂纹的萌生、扩展与材料强度和韧性的关系。研究表明:1.2367钢热疲劳后,表面裂纹十分均匀、细小,没有形成主裂纹,其热疲劳抗力高于H13钢和3Cr2 W8V。1.2367较高的强度提高了材料热疲劳裂纹萌生的抗力,材料的热疲劳性能不仅取决于强度与硬度,也取决于良好的冲击韧性。     

水淬终止温度对自回火马氏体钢组织和性能的影响

研究了热轧后水淬终止温度对自回火马氏体钢微观组织和力学性能的影响。结果表明，微观组织形态取决于水淬终止温度，当水淬终止温度低于Ｍｓ点时，钢的自回火程度最大，呈出现韧性峰值；低于或高于此温度终止水淬都将导致韧性下降，随着水淬终止温度降低，强度不断提高，自回火马氏体析条束对裂纹扩展起障碍作用，冲击试样断裂表面的解理小平较细小，从而表现出较高的韧性。     

钴磷镀层表面热疲劳裂纹的萌生及扩展机理

在自约束型热疲劳试验机上对化学镀钴磷合金镀层进行了热疲劳试验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜研究了在热应力作用下镀层表面热疲劳裂纹萌生、扩展的方式和形态。结果表明:200次冷热循环后,V型缺口处发生塑性变形,并且随冷热循环的进行,热疲劳裂纹由缺口底部萌生并沿着循环方向扩展。重点分析了钴磷合金镀层表面热疲劳裂纹的萌生及扩展机理。     

真空退火对TC4钛合金表面Ti/TiN多层复合涂层性能的影响

金属基体材料表面硬质膜层在服役过程中,残余应力在膜基界面以及膜层内部界面之间的积聚会导致膜层发生界面剥落失效。以TC4钛合金基体表面Ti/TiN多层复合膜层为研究对象,探讨真空退火对复合膜层结构及性能的影响,并表征退火前后复合膜层的界面划痕失效以及抗粒子冲蚀性能。结果表明,真空退火促进了膜层内部以及膜基界面两侧原子的热扩散,使得界面结构特征明显弱化。界面状态的改变使得复合膜层的表面显微硬度降低以及膜基结合强度提高。在划痕载荷作用下,复合膜层抵抗裂纹沿界面扩展的能力得到增强。真空退火有助于提高膜层的强韧性匹配,可有效抵抗小角度冲蚀粒子的犁削以及大角度粒子冲蚀下的疲劳,因此Ti/TiN多层复合膜层表现出较好的抗冲蚀性能。