双相区热处理对A508-3钢的冲击性能及断口形貌的影响

采用Charpy（V型缺口）试样对A508-3钢调质处理试样和双相区热处理试样在-196～20℃温度范围内进行示波冲击试验,用扫描电镜对冲击断口形貌进行观察,研究了冲击温度对两种热处理制度下该钢的冲击性能和断口形貌的影响。调质处理试样随着温度的降低,其冲击功和侧膨胀量急剧降低,断裂方式从韧脆混合断裂变为脆性断裂,断口形貌中纤维区和剪切唇面积不断减少,放射区面积相应增大;双相区热处理试样在-20～-100℃冲击时,其冲击功和侧膨胀量改变甚小,断裂方式为全韧性断裂,断口形貌全部为剪切唇和纤维区组成,随着温度的继续降低,冲击功和侧膨胀量开始急剧下降,断裂方式变为韧脆混合断裂,断口形貌出现放射区,放射区微观特征为准解理。与调质处理相比,该钢经双相区热处理后冲击性能大大提高,韧脆转变温度急剧降低。     

X90管线钢的低温冲击韧性和断口形貌分析

采用系列温度冲击试验法测定了X90管线钢在-100~0℃的冲击吸收能量和剪切断面率,用扫描电镜观察了不同温度下试验钢的冲击断口形貌。结果表明,该管线钢具有良好的低温冲击韧性,-80℃时的冲击吸收能量可达219 J,韧脆转变温度ETT50为-78.5℃、FATT50为-83.5℃;冲击断口形貌在0、-20℃下以大而深的等轴状韧窝为主,在-40、-60、-80℃下以抛物线韧窝为主,且韧窝尺寸和深度开始减小,在-100℃以扇形解理花样为主。试验钢在-80~-40℃温度区间,冲击断口发生显著分离现象,导致冲击吸收能量与剪切断面率曲线斜率减小。     

低温下转向架钢Q355NHC冲击韧性和断口特征研究

通过V型缺口夏比冲击实验研究了20～-60℃Q355NHC转向架用钢不同取向的低温冲击韧性。采用扫描电镜观察断裂面的形貌,对比分析不同取向试件在20、-25、-50、-60℃下的冲击性能与断口分离形貌,分析Q355NHC转向架用钢断口和冲击功与温度、取向和分层裂纹的耦合作用。结果表明:Q355NHC钢板存在明显的各向异性,L-T取向对低温的敏感程度较大,存在明显的低温脆性;较大尺寸的非断口分层区抛物线性韧窝与等轴韧窝的形成有利于提高母材的韧性。断口分层区由里向外断裂方式依次是准解理断裂、滑移分离与韧窝断裂,这种特征在分层裂纹不同位置呈现交互出现的现象,并且分层裂纹的存在可提高材料的低温冲击韧性。     

冷处理对建筑用Q345低合金结构钢组织与力学性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、冲击试验、冲击断口形貌分析等方法,研究了不同冷处理温度对Q345低合金结构钢组织及力学性能的影响。结果表明:在0～-45℃,随着冷处理温度的降低,Q345试验钢中析出的碳化物逐渐增多,抗拉强度与屈服强度逐渐升高,伸长率和冲击吸收能量逐渐降低。冷处理温度为-30～-15℃时,试验钢的强度、伸长率、冲击吸收能量变化最为显著。随着冷处理温度的降低,Q345试验钢的冲击断口由韧性断裂转变为脆性断裂,-30℃冷处理试验钢的冲击断口纤维区百分比为49%,Q345钢的韧脆转变温度在-30℃左右。     

低温压力容器用钢16MnDR焊接接头显微组织和冲击性能

采用等强匹配原则利用焊条电弧焊对30 mm厚低温压力容器用钢16MnDR进行多层多道焊,对焊接接头进行微观组织分析,并通过低温冲击试验对焊接接头的冲击性能进行了表征。结果表明,焊接接头各个微区低温冲击功均符合16MnDR钢的力学性能要求,焊接工艺合理。母材的低温冲击韧性最高,热影响区的最低。热影响区少量的针状铁素体提高了组织韧性,在-40℃时其低温冲击功为88 J。-40℃热影响区断口形貌呈现准解理断裂特征,能谱分析表明热影响区出现成分偏析,在-60℃时呈现解理断裂特征,低温韧性显著降低。     

NiCrMoV转子钢窄间隙焊接接头显微组织及力学性能研究

采用基于多层多道焊技术的埋弧焊(SAW)方法对汽轮机用Ni Cr Mo V转子钢进行窄间隙焊接,研究了焊接接头的组织、常温及高温拉伸性能、抗弯性能及冲击性能。通过扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口及焊缝中心冲击断口的形貌进行观察。结果表明,焊接接头在常温下的屈服强度和抗拉强度约730和790 MPa,随着试验温度的升高,屈服强度和抗拉强度逐渐减小,当温度高于200℃时逐渐趋于稳定。各温度下拉伸试样断裂类型均为韧性断裂,且均断裂在焊缝中心。焊接接头的抗弯性能符合设计要求。焊缝中心处的韧脆转变温度为-17℃,其冲击吸收能量随温度的降低而减小,这主要是断裂方式由韧性断裂转变为准解理断裂最后变为解理断裂造成的。室温下母材的冲击性能最好,其冲击吸收能量均值约250 J,焊缝中心和1/4处的冲击吸收能量均值分别约97和44 J。热影响区的冲击吸收能量在56~293 J内波动,其数值发散的原因主要是由裂纹扩展路径不同导致的。     

08Ni3D锻钢热处理后的低温力学性能

对08Ni3D锻钢进行了9种热处理方案的工艺试验,采用Charpy冲击试验、低温拉伸、常温拉伸等方法,研究了该钢热处理后-100℃的低温冲击吸收能量、室温到-100 ℃的强度和伸长率等力学性能。通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对显微组织、断口形貌等进行分析。结果表明,该钢-100 ℃的低温力学性能优良,显微组织均匀细小、SEM微观断口形貌为韧性断口,确定了870 ℃水淬+630 ℃空冷的最佳热处理工艺,完全可以应用在-100 ℃的低温压缩机定子上。     

逆转变奥氏体对中Mn钢低温冲击断裂过程的影响

对超低碳7%Mn钢进行了不同温度的回火处理,测定了组织中的逆转变奥氏体含量及其在-60、-100 ℃下的冲击吸收能量,并观察了冲击断口附近的显微组织,进而讨论了逆转变奥氏体含量及稳定性对试验钢低温冲击断裂过程的影响。结果表明:逆转变奥氏体对试验钢低温韧性的影响具有两面性,一方面能够通过相变缓解裂纹尖端的应力集中,改善钢的低温韧性,另一方面,当其稳定性较低时易于在应力作用下大量发生马氏体相变,导致钢低温韧性降低。冲击断口附近产生明显塑性变形的区域都较小,表明在冲击断裂过程中难以通过大范围的TRIP效应实现韧化。     

热轧Al-Mg-Mn-Er-Zr合金板材的低温冲击性能

采用夏比缺口冲击试验研究了Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的低温冲击性能。结果表明,在-192~0 ℃试验温度范围,随着温度的升高,冲击吸收能量不断降低,而剪切断面率不断上升;Al-Mg-Mn-Er-Zr合金失效方式均以Ⅰ型断裂为主,部分表面显示Ⅱ型剪切断裂特征;在-192 ℃,断口表现出的台阶型断裂特征与Ⅰ/Ⅲ型混合载荷条件下的断裂形貌相似。     

高氮奥氏体钢的冲击断口形貌研究

通过采用金相及扫描电子显微镜对高氮奥氏体Fe-20Mn-19Cr-0.5C-0.6N钢不同冲击温度下的断口形貌进行观察,并结合冲击韧性研究了材料在不同温度下的冲击断口形貌变化规律。研究结果表明:在20~-50℃冲击时,断面纤维率超过88%,断口放射区形貌由全韧窝态转变为以粗大撕裂棱和二次解理组成的准解理混合断裂形貌,断口纤维区和剪切唇均由韧窝组成。在-60~-196℃冲击时,冲击断面纤维率逐步降至0%,断口放射区形貌以细小撕裂棱和一次解理为主的混合断裂形貌,随着冲击温度的降低,断口纤维区和剪切唇由拉长韧窝为主转变为以等轴细小且平坦韧窝为主的形貌。     

热处理温度对S460钢板冲击性能的影响

大热输入焊接过程中热输入过高会加剧热影响区的晶粒粗化，导致热影响区冲击韧性下降。文中以90 mm厚S460钢板为研究对象，经400～1 400 ℃不同的热处理后，进行-20 ℃低温冲击试验研究，并借助金相显微镜、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜对其金相组织、断口宏观和微观形貌进行表征。结果显示，400～750 ℃之间，随着热处理温度升高，金相组织中原始铁素体晶粒逐渐长大、含量减少，珠光体经奥氏体化冷却后形成硬质相M-A组元。800～1 400 ℃时，铁素体含量基本不变，粒状贝氏体组团尺寸不断增大。-20 ℃冲击吸收能量随热处理温度升高而降低，尤其在650～750 ℃范围内，冲击吸收能量急剧下降。冲击断口宏观、微观形貌分析结果与冲击吸收能量变化规律相一致。     

J506Fe焊条熔敷金属低温韧性的研究

J506Fe焊条是一种可应用于-30℃的高强度焊条。为了进一步提高该焊条熔敷金属的冲击韧性,通过不同温度下的系列冲击试验以及断口分析,对某企业J506Fe焊条的低温性能进行了研究。结果表明,该J506Fe焊条熔敷金属在≥-10℃时处于韧性状态;在≤-40℃时处于脆性状态;在-30℃时的冲击功为84.2 J,处于从韧性向脆性的转变区,此时其冲击断口呈现脆性的解理断裂形貌,需要对该焊条进行改进。     

预应变量和时效对X80HD2钢厚壁大变形直缝焊管低温冲击性能的影响

通过拉伸、冲击试验研究了预应变量和时效温度对厚壁X80HD2大变形直缝埋弧焊管低温冲击韧性的影响,测定了不同应变时效条件下的夏比冲击吸收能量和剪切断面率,用扫描电镜观察了不同温度下冲击断口形貌。结果表明,随着预应变量的提高和时效温度的增加,夏比冲击吸收能量和剪切断面率逐渐减小,增加预应变量对低温冲击韧性的恶化效果高于提高时效温度;此外,增加预应变量将加大断口分离的倾向性,提高时效温度则对断口分离倾向性的影响不显著;增加预应变量和提高时效温度均使冲击断口发生准解理断裂的倾向增加。     

大线能量焊接船板钢焊缝冲击断裂机理

对厚度分别为16、25、40 mm的EH36船板钢相应地用50、100、150 k J/cm的线能量进行了埋弧焊接试验,并制取焊缝区的冲击试样,在-40℃下进行了冲击试验,通过观察冲击断口的宏微观形貌研究焊接接头的冲击断裂机理。结果表明,三种板厚的船板钢焊缝中心的冲击吸收功均达到冲击要求;宏观形貌上,各焊缝中心试样的冲击断口均凹凸不平,剪切唇区域呈明显暗灰色,塑性变形量较大;微观形貌上,焊缝中心试样的断裂以塑性断裂为主,伴有少量的脆性断裂特征。     

三种摇枕、侧架用钢低温性能比较研究

通过金相组织观察、力学性能试验和微观断口观察研究了低温对铁路货车摇枕、侧架用钢的影响,选择最优钢种用于高寒地区和国家铁路货车。夏比V口冲击试验表明,各钢种随温度的降低,材料冲击性能下降。温度降至-30℃,低温B级钢冲击功为33 J,冲击断口形貌韧性断裂与脆性断裂各占50%。B+钢冲击功为28 J,断口形貌与低温B级钢类似。20ГФЛ钢冲击功仅为12 J,以脆性断裂为主。降至-60℃时,低温B级钢冲击功为13 J,以脆性断裂为主,但仍具有极少量韧性断裂。B+钢与20ГФЛ钢冲击功仅为12 J、4 J,为脆性断裂。自-10℃至-70℃,从冲击性能数据到微观断口观察均可发现低温B级钢优于B+钢和20ГФЛ钢。低温B级钢的常规力学性能和低温冲击性能均超过摇枕、侧架用钢所要求的力学性能指标,与20ГФЛ钢和B+钢相比,低温B级钢的低温冲击性能更为优良。     

固溶温度与冷变形量对S32750双相不锈钢管低温冲击性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜及冲击试验对S32750双相不锈钢管的显微组织和冲击吸收能量进行研究,分析了固溶温度和冷变形量对S32750不锈钢管低温冲击吸收能量和显微组织的影响。结果表明:随着冷变形量从30%逐渐增加到60%,γ相的圆度系数从7.10增加到27.25,低温冲击吸收能量逐渐增加,特别是-46 ℃冲击吸收能量增加约2倍,冲击断口形貌发生变化。随着热处理温度从1060 ℃升高到1120 ℃,γ相比例减少,低温冲击吸收能量降低,特别是-40 ℃冲击吸收能量值降低53.4%。     

Q345C钢MAG焊接头低温韧性研究

针对高速列车转向架服役气候条件及对焊接接头低温韧性严格要求,采用夏比缺口冲击试验方法在不同温度条件下测试了Q345C钢母材试样及其MAG焊接头焊缝区试样的冲击功,观察了冲击试样在不同温度条件下的断口形貌,测定了各个试样的纤维断面率,得到了冲击功、纤维断面率随温度变化的关系曲线,确定了Q345C钢MAG焊接头的韧脆转变温度。试验结果表明,焊缝在-40℃时冲击吸收功可达71 J;焊缝韧脆转变温度ETT50为-41.16℃,FATT50为-37.34℃;Q345C钢MAG焊接头具有良好的低温韧性,可以很好地满足设计需求。     

非调质钢YG1401的冲击韧性和断口形貌探讨

通过采用示波冲击试验机对贝氏体非调质钢YG1401进行系列温度冲击试验,并采用体式显微镜和扫描电镜对断口宏观形貌及微观扩展形貌进行观察,结合示波冲击试验所测的裂纹起裂功及裂纹扩展功研究该材料从24～-80 ℃的冲击断口形貌变化规律。结果表明：该材料的DBTT为-12 ℃。试验材料在24～-10 ℃区间冲击时,材料代表高韧性的裂纹稳定扩展区面积最大。在-30 ℃冲击时,裂纹稳定扩展区面积急剧下降。随着冲击温度的进一步下降,裂纹稳定扩展区面积不断下降。24～-10 ℃区间内冲击断口形貌表现为由密集细小韧窝组成的粗大的撕裂棱和塑性变形量较大的二次解理组成的混合断裂形貌,随着温度的进一步降低,断口放射区形貌为细小撕裂棱和一次解理为主的混合断裂形貌。     

10CrNi3Mo钢的低温韧性研究

通过组织观察、系列温度冲击和断口形貌等方法对10CrNi3Mo钢的低温韧性进行研究。根据系列冲击试验的能量判据、断口判据和塑性判据得出了韧-脆转变温度在-100℃以下。采用动态撕裂试验,试验结果表明,动态撕裂试验与系列冲击趋势相同,韧-脆转变温度约为-75℃。经综合研究可知,10CrNi3Mo钢具有良好的低温韧性。     

热处理对QT400-18AL低温韧性球墨铸铁力学性能的影响

研究了热处理对低温球墨铸铁QT400-18AL性能的影响。结果表明,热处理后试样在常温下的抗拉强度和屈服强度比铸态试样略有降低,伸长率和-40℃的低温冲击功比铸态试样有所增加,热处理后试样的冲击断口形貌由铸态的解理断裂演变成韧窝断裂。热处理改善低温韧性球墨铸铁QT400-18AL的韧性。