不同回火热处理状态下9Mn2V的磨削加工表面质量研究

通过实验分析不同回火热处理状态下冷作模具钢9Mn2V的磨削表面质量,主要包括金相组织、显微硬度、表面粗糙度、表面形貌以及表面残余应力。实验结果表明,回火后磨削表面质量明显改善。同时,材料经过淬火后,表面有很大的残余拉应力,当材料经过二次回火后,该残余拉应力显著减小。     

回火温度对W6Mo5Cr4V2高速钢深冷处理后性能的影响

测试了W6Mo5Cr4V2高速钢深冷处理后的残余应力、硬度和抗弯强度随回火温度的变化。结果表明:深冷处理后,随着回火温度的升高,残余压应力减小,440℃时应力最小,之后有小幅回升;随回火温度的升高会出现二次硬化现象,硬度值在440℃时取得极大值,之后反向;抗弯强度值在回火温度较低时变化率较小,回火温度较高时,抗弯强度随回火温度的升高显著增加。随着回火温度的升高,W6高速钢的性能逐渐改善,回火温度在440~560℃之间时,W6高速钢残余应力和硬度的性能较优,考虑到抗弯强度的影响,在此温度区间回火温度越高,综合力学性能越好。     

基于工作温度8Cr4Mo4V钢制轴承外套圈尺寸及应力变化特征分析

测定了8Cr4Mo4V钢制直壁圆筒形轴承外套圈在不同工作温度下内外径尺寸及表面残余应力的变化特征,分析了引起轴承外套圈尺寸变化和表面残余应力变化的因素,并对轴承外套圈进行了微观组织观察。结果表明,在不同工作温度下,保温300 h后轴承外套圈的尺寸均增加1~2 μm,轴承外套圈外径的尺寸变化量大于内径尺寸变化量;工作温度下残留奥氏体转变为马氏体,马氏体深度回火,均会使轴承外套圈内径表面残余压应力增加。工作温度为150 ℃时,内、外径表面残余压应力绝对值增加幅度最大,随着工作温度的提高,表面残余压应力绝对值增加幅度降低。轴承外套圈内外径表面残余压应力的增大是由于轴承钢中残留奥氏体转变为马氏体,发生体积膨胀引起的。马氏体发生深度回火导致体积收缩,外套圈内外径收缩尺寸量不同将引起内外径表面的残余压应力值变化不同,尺寸收缩将导致内径残余压应力增大,而外径残余压应力减小。     

离心铸造辗扩成形42CrMo钢环件热处理后的组织与性能

为了实现42CrMo离心铸坯辗扩成形环件良好的综合力学性能,对热辗扩后成形环件采用840 ℃水淬及590 ℃回火调质处理,对其显微组织和力学性能进行检测,并对其拉伸及冲击断口形貌观察。结果表明：辗扩后环件平均晶粒尺寸较小,中层晶粒相对内、外层的粗大;经过调质处理,辗扩残余应力得到释放,晶界活性增加,晶粒发生一定程度长大,显微组织由层片状珠光体转变为回火索氏体,断裂形式由解理断裂转变为韧性断裂;强度、硬度有所降低,但塑韧性明显提高,综合力学性能良好,满足了技术条件要求。     

马氏体不锈钢铸件焊接接头组织和性能分析

运用小孔法测量马氏体不锈钢铸件ZG1Cr12Ni3Mo2Co2VN焊接接头回火前、后的残余应力;采用SEM和金相相结合的方法,观察了该焊件的组织和断口形貌;测量焊接接头金属的显微硬度.试验结果表明,焊件接头未回火室温基体金属的显微组织为脆硬的马氏体,且存在着较大焊接残余应力;回火后,焊件接头的显微组织为回火索氏体,改善了钢的塑性及韧性,提高了合金的综合力学性能.     

回火过程对40Cr钢淬火残余应力的影响

使用40Cr钢偏心圆环试样,淬火后经不同温度和时间回火,用X-射线应力仪测定其不同部位的残余应力。对测定结果处理分析后认为,X-射线应力仪测出的残余应力值,其中有一部分是和该材料强度相对应的;回火过程中残余应力的变化,不仅与回火温度和时间有关,而且与组织转变中各相比容变化有着密切关系;同时发现,回火时也可能使残余应力增加。     

采用冷胀形工艺降低2219铝合金环的淬火残余应力

通过固溶时效工艺可以显著提升2219铝合金的力学性能，但在淬火过程中会产生较大的残余应力，对其尺寸稳定性、疲劳强度、应力腐蚀等性能产生不利影响。为降低2219铝合金环件的淬火残余应力，在淬火和人工时效之间引入冷胀形工艺。首先，采用有限元法模拟分析了2219铝合金环淬火、冷胀形后残余应力的数值及分布规律。其次，采用钻孔法测量了环在淬火、人工时效和固溶-冷胀形-人工时效后的残余应力。研究了冷胀形工艺参数对残余应力数值和均匀性的影响。结果表明，引入冷胀形工艺可以使2219铝合金环件淬火残余应力降低85%以上。     

空冷贝氏体钢的残余应力对屈服强度的影响

测量了贝氏体超强精轧螺纹钢筋正火态和低温回火后的屈服强度,结果表明,正火态的屈服强度值较低,经300℃低温回火后屈服强度提高约230MPa。同时用盲孔法测定了该两种状态下的表层残余应力值,正火态高达270MPa左右,低温回火后表层残余应力降至70MPa左右,正火态低的屈服强度可能与试样内部高的残余拉应力有关;低温回火能显著降低残余应力,有效提高贝氏体超强钢筋的屈服强度。     

激光冲击处理对GH4169合金应力回火稳定性的影响

利用激光冲击波对GH4169合金表面进行了强化处理,通过扫描电镜观察了激光冲击处理后其表面形貌的变化,用X射线应力仪测定了激光冲击处理后GH4169合金600℃和800℃回火处理后残余应力分布规律,并分析了残余应力产生机理.结果表明,激光冲击处理后GH4169合金残余压应力为-400 MPa以上;在800℃回火处理使残余应力值下降20%,600℃回火处理对其残余应力没有影响,回火稳定性较好.     

环芯法和X射线法测量大型轮盘锻件的残余应力

性能热处理过程中,采用两次回火+分段限速冷却方式可使核电低压焊接转子用大型轮盘锻件获得较小的残余应力。采用环芯法和X射线法检测轮盘锻件残余应力,两种方法检测结果相近,都能反映出轮盘锻件的残余应力水平。     

Mechanical and fatigue properties of stress relieved type 302 stainless steel wire

Type 302 stainless steel wire is manufactured using a cold extrusion process. The cold working increases the ultimate strength of the wire from approximately 690 MPa to 2070 MPa. However, the cold working process creates residual stresses and surface microcracks in the wire. The residual stresses and microcracks reduce the fatigue life of the wire considerably. Elimination or minimization of residual stresses and microcracks is necessary if longer fatigue life is required. Residual stresses or microcracks in a wire can be minimized by a heat treatment process, which could improve both its mechanical properties and fatigue properties. Experimental evidence shows that the stress relieving process yields maximum mechanical properties between 316 and 482 ° (600 and 900 °F). The fatigue properties of the wire are optimum at a stress relieving temperature of 649 ° (1200 °F). However, the mechanical properties such as yield strength, modulus of resilience, modulus of toughness, and ultimate strength, etc., are reduced by as much as 30% if compared to the similar properties of 316 ° (600 °F) stress relieved wire.     

关于焊接残余应力消除原理的探讨

介绍了机械拉伸法、温差拉伸法、滚压法和低应力无变形焊接技术消除应和原理的传统观点,认为焊接时焊接时生压缩塑性变形,消除应力的原理在于用拉伸塑性变形抵消、补偿压缩塑性变形。本文提出新的应力应变发展过程,提出焊缝不存在压缩塑性变形,一直受拉伸、熔合线附近处于脆性温度时承受较大的纵向拉伸应变,随着远离熔合线,应变陡降。焊缝消除应力的原理在于用塑性应变减少甚至找消弹性应变,在一般情况下是用拉伸塑性应变减少     

航空发动机整体叶环叶片裂纹分析

经锻造热处理和热等静压工艺处理后的整体叶环叶片在振动疲劳试验中出现裂纹,通过宏观检查、断口宏微观分析、材质分析、力学性能试验和有限元应力模拟等手段,对叶片的裂纹性质和萌生原因进行分析与研究,并提出改进建议。结果表明:整体叶环叶片裂纹性质为高周疲劳,疲劳裂纹起源于叶片叶背侧表面最大应力区;整体叶环叶片在热等静压工艺处理后存在平直晶界连续α膜,抗疲劳性能明显降低,导致疲劳裂纹过早萌生。     

真空去应力退火对TC18钛合金残余应力及组织性能的影响

在不同温度和时间下对TC18钛合金进行真空去应力退火处理,研究TC18钛合金真空去应力退火前后力学性能及残余应力的变化规律,观察去应力退火后的金相组织和拉伸断口形貌。结果表明:经真空去应力退火后,TC18钛合金的抗拉强度和屈服强度降低,冲击韧性、断裂韧性、伸长率和断面收缩率提高;残余应力消除效果显著;随着退火温度的升高,合金显微组织呈现规律性变化;当温度达到650℃以上时,α相明显减少,亚稳定β相显著增加,导致其强度下降,与力学性能测试结果相吻合;合金塑性提高,与断口形貌分析一致;最后,得到TC18钛合金的真空去应力退火制度为600～650℃和1～4h。     

Surface contact degradation of multilayer ceramics under cyclic subcritical loads and high number of cycles

Alumina/alumina–zirconia ceramic laminated composites produced by tape casting present a compressive residual stress at the alumina surface due to the thermal expansion mismatch between layers developed during processing. Because of this residual stress, the mechanical properties at the surface, such as wear or surface fracture, have proven to be better than the properties of a monolithic stress-free alumina. In a previous work, it was shown that this laminate composite has better resistance to the development of a ring crack when loaded with a spherical indenter, under both cyclic and static loads below the critical load for cone cracking. In this work, cyclic Hertzian indentations with subcritical loads are performed on the same laminate ceramic and a monolithic alumina, but with a higher number of cycles than the necessary to provoke the first damage (ring crack). Results show that for low and intermediate number of cycles, the laminated composite presents better resistance to damage than the monolithic alumina. However, for high number of cycles, spalling at the surface of the laminate material appears, whereas the monolithic alumina develops secondary cone cracking. This difference is attributed to the fact that laminate ceramics present an enhanced apparent fracture toughness of the material, which implies a higher quasi-plasticity due to shear driven microcracking. For a high number of cycles, these microcracks grow until coalescence at the surface, provoking exfoliation of the material at the contact area, enhanced by the fact that the indented and the indenter material have different elastic properties.     

表面残余应力影响因素和调控技术的研究进展

残余应力的存在在一定程度上影响了工件的疲劳寿命和抗腐蚀能力等,调控工件内部残余应力的分布在工程应用上具有很高的研究价值,合理调控应力能够有效抵抗工件表面的裂纹萌生,提高工件表面整体完整性。具体阐述了残余应力的概念和分类;分别从铣削、磨削和焊接角度归纳了传统加工过程中残余应力的产生机理及其对材料性能的影响;对相关残余应力检测技术的原理和优缺点进行论述;概述了残余应力有限元计算方法;综述了各种加工方法下,工艺参数对工件表面残余应力产生的影响;针对优化工艺参数调控残余应力无法满足工件的整体性能需求,归纳了时效法调控残余应力的机理;综述了能够进行应力调控的表面强化处理技术,包括机械作用下的孔挤压强化、超声振动磨削、喷丸工艺、超声滚压和激光冲击、能量外部输入下的高能声束调控技术、高能量密度脉冲电流和激光辐照应力调控技术。此外,针对单一表面强化处理技术调控残余应力的不足,概述了超声挤压-激光冲压、激光冲击-超声滚压以及激光冲击-喷丸等相关的复合表面强化工艺。最后,指出了表面强化处理技术处理复杂曲面,以及复合表面强化工艺是未来表面完整性加工的发展方向。     

Finite Element Simulation for Welding Residual Stress and Creep Damage of Welded Joint

基于大型有限元软件Abaqus及其用户子程序(Umat)功能, 开发了焊接残余应力与蠕变损伤耦合计算程序, 对高温用焊接接头残余应力作用下的蠕变损伤行为进行有限元模拟, 并与无焊接残余应力状态下的蠕变损伤情况 进行比较. 研究结果表明, 在炉管焊接状态下, 焊接残余应力最大值集中在焊缝和热影响区处, 并且轴向与环向 残余应力较高. 在高温环境下, 焊接接头初始态焊接残余应力较高, 虽然在短时间内应力松弛到较低的水平, 但 其蠕变损伤仍较大程度地受焊接残余应力的影响, 蠕变损伤分布与焊接残余应力的分布基本一致.     

爆炸消除921A钢焊接残余应力试验

根据潜艇耐压壳焊接工艺制作了模拟焊接试板，并根据爆炸消除焊接残余应力基本原理和国内外实践经验，设计了爆炸消除模拟焊接试板残余应力的工艺，进行了爆炸消除921A钢焊接残余应力试验研究。结果表明，单、双面布药爆炸处理消除焊接残余应力，均能有效调整、消除焊接残余应力，使残余应力分布明显均匀化；接触爆炸处理效果优于非接触爆炸处理效果；爆炸冲击波的作用效果优于反射拉伸波作用；双面爆炸处理效果优于单面爆炸处理效果。     

焊接残余应力对2219铝合金熔焊接头承载能力的影响

为了研究2219铝合金焊接残余应力对接头承载能力的具体影响以及作用机理,通过对比试验的方法测试了两种焊接接头的力学性能. 建立焊接过程有限元模型,获得标准试样和大尺寸试样的残余应力分布,模拟结果表明标准试样制备过程中,焊接残余应力基本上完全释放. 分别对含残余应力和不含残余应力试样进行力学拉伸和接头表征测试试验,试验结果表明焊接残余应力的存在不会对焊接接头的力学性能、断裂形式及断口特征产生明显影响. 基于细观损伤的断裂力学理论,对焊接残余应力在接头拉伸过程中损伤产生及积累过程的影响机制进行详细分析及讨论. 结果表明,焊接接头形成后的应力释放并不影响接头的承载能力,但是诸如随焊和焊后残余应力控制措施会导致接头产生额外塑性应变,可能会对接头承载能力产生影响.