渗碳Cr-Mn钢的夹杂分布特性及疲劳强度预测

开展渗碳Cr-Mn钢的超长寿命疲劳试验,用扫描电镜观测钢中夹杂物分布、数量及尺寸.基于4种统计方法(SEV,GEV,GPD,EXPGPD)分析渗碳Cr-Mn钢的夹杂尺寸,构建基于内部夹杂尺寸的S-N曲线预测模型.结果表明:预测的特征夹杂尺寸从大到小:EXPGPD、SEV、GPD和GEV,相比从疲劳断口测量的夹杂尺寸,4种方法计算夹杂尺寸偏小.基于构建模型,结合从断口获得的均值夹杂尺寸,预测的S-N曲线可作为中值S-N曲线,预测结果较好.     

42CrMo钢中夹杂物对性能的影响

通过对钢中夹杂物的定性,定鲁和钢的常规机械性能、断裂韧性的测试,表明42CrMo钢的拉伸和冲击性能与夹杂物的含量之间无明显规律性,但断裂韧性随夹杂物含量增加而下降,夹杂物的尺寸与断裂韧性之间存在良好的线性关系。实验结果还表明,42CrMo钢的断裂韧性与夹杂物间距之间存在良好的线性关系,证实了D.布洛克方程的正确性。     

夹杂物对超高强度钢韧性的影响

本文以D6AC超高强度钢为基体,系统配制含量不同的氮化物和硫化物共五套试样,测试各试样的断裂韧性和冲击韧性,用准动态方法研究裂纹在各类夹杂物上成核和扩展的规律,比较了夹杂物间距、类型和含量对韧性的影响,得出:①试样的韧性随夹杂物含量增加和夹杂物间距减小而降低;②在夹杂物含量较低的情况下,试样中同时含有硫化物和氮化物时,可以改善韧性;③在疲劳预裂纹前方的夹杂物,若成聚集分布,会使预裂纹的扩展加速而降低韧性。     

4145H 钻挺钢中 MnS 夹杂物的含量和分布对开裂的影响

采用准动态拉伸方法，在试样的化学成份、金相组织和晶粒度基本一致的条件下，分析了４１４５Ｈ钻挺钢中ＭｎＳ夹杂物的含量和分布对夹杂物开裂尺寸和开裂百分数的影响。随着应变的增加，ＭｎＳ开裂百分数增大，开裂尺寸减小。ＭｎＳ含量越高，裂纹萌生越容易。夹杂物分布的影响大于含量的影响。     

钢中稳定氧化夹杂物的快速定量测定

本文通过对试验用钢阳极极化曲线的测试研究和通常用硫酸亚铁电解液所得结果之对比试验,提出了一种定量提取钢中稳定夹杂物的酸性电解液,并建立了一种快速电解,一次破坏碳化物的钢中稳定夹杂氧化物的定量测定方法。     

钢包喷粉钢的夹杂物研究

<正> 前言 随着工业的发展,对钢材的质量要求愈来愈高,要求钢中的氧、硫及非金属夹杂物含量要低,钢中夹杂物呈球状地分散分布,使钢材的机械性能达到各向同性。为了满足这些要求,曾采用过多种脱氧、脱硫及控制夹杂物的冶炼工艺。如电炉合成渣洗法、钢包底部吹氩搅拌法等,可使钢中氧、硫、夹杂物含量减少并使夹杂物在一定程度上变态     

粉末高温合金中非金属夹杂物问题的研究进展

总结了国内外粉末高温合金中非金属夹杂物的研究概况 ,包括非金属夹杂物特性的研究 ,夹杂物的存在对粉末高温合金力学性能的影响 ,以及解决夹杂物问题的各种措施方法的研究进展。     

希土电渣重熔钢中的夹杂物

两年来我们对CrMn2Mo、Ni3V、Ni4V钢加希土和不加希土电炉钢、电渣钢的夹杂物分别进行了电子扫描、电子衍射、图相分析和金相鉴定等对比分析研究。有关希土元素改变电渣钢中夹杂物形态的可能性的热力学分析,已有专题报告,本文仅就希土电渣重熔钢中几种常见的希土夹杂物的情况报告如下。     

热穿孔法电渣熔铸空心管坯的质量和性能

本文用热穿孔法研制电渣熔铸空心管坯20支,其中3支管坯作截剖分析,做低倍、断口、一次和二次枝晶间距的测定,晶粒度和夹杂物的测定,测定钢中夹杂物总量及分量,机械性能,断裂韧性和化学成份等试验。试验结果表明,电渣熔铸空心管坯的冶金质量较好,而且机械性能接近或达到锻态电渣实心坯的性能水平。     

起重机液压活塞杆断裂分析

针对某起重机液压缸中的活塞杆在运行过程中发生的疲劳断裂失效,从活塞杆的成分、断口的形貌和实际工况确定裂纹源的位置和形成机理,并对断裂的原因进行分析。结果表明:材料在冶炼过程中留下的夹杂物粒子、第二相粒子及设计不合理造成的过度台阶处的过渡圆角较小,是导致活塞杆应力集中的主要原因,在交变载荷的作用下,最终使活塞杆发生疲劳断裂。     

基于高速数字图像相关法的疲劳裂纹尖端位移应变场变化规律研究

应用高速摄像数字图像相关法研究了谐振式疲劳裂纹扩展试验中紧凑拉伸(CT)试件在高频正弦交变载荷作用下,裂纹稳态扩展阶段裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律。采用数字化高速摄影设备采集系列正弦交变载荷作用下CT试件数字散斑图像,应用数字图像相关(DIC)法计算每幅图像裂纹尖端区域位移和应变场,对裂纹尖端区域特征点的位移、应变值采用最小二乘正弦拟合方法进行拟合,求出振幅、相位、平均载荷等特征量,将拟合出的应变或位移正弦曲线和所对应的系列散斑图像进行匹配,找到一个应力循环内特征位置的图像。使用动态高精度应变仪测量了CT试件在一个应力循环内裂纹尖端点应变值,试验结果表明,DIC应变测量最大误差为4.12%,验证了所提出DIC测量方法的可行性。在此基础上,进行了基于高速DIC方法的谐振式疲劳裂纹扩展试验,研究了疲劳裂纹未扩展时裂纹尖端应变幅值和疲劳循环次数的关系及疲劳裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律。     

铝合金腐蚀疲劳行为研究

用轴向力加载疲劳测试法,研究35℃、质量分数为3.5%的NaCl溶液环境对6082-T6铝合金型材疲劳性能的影响。结果表明:与室温大气环境相比,合金疲劳强度降低34.9%,室温疲劳强度比为σ_0.1/Rm=54.1%,腐蚀环境下σ_0.1/Rm=35.2%。两种环境下裂纹均起于试样表面,腐蚀条件下裂纹起裂区呈沿晶断裂;Mg₂Si析出相沿晶界分布,Mg₂Si、α(Al)基体和单质Si粒子间电位差不同,将在局部形成微电池效应,晶界优先腐蚀,这是造成合金疲劳性能降低,产生沿晶疲劳断裂的主要原因。     

7A52铝合金焊接结构件疲劳性能研究

用西南铝加工厂生产的6mm厚7A52铝合金板、5A56焊丝,采用手工氩弧焊接的方法,焊接了9件箱形模拟结构件。对其弯曲疲劳性能进行了研究,试验频率为4.5-6Hz,应力比R=0.1。试验后对铝合金模拟结构件疲劳断口形貌进行了微观分析,确定裂纹形成机制。结果表明,7A52焊接模拟结构件的疲劳特性为离散分布,说明模拟结构件疲劳现象是一种较为复杂、相互联系的多因素过程。因此,结合国外资料介绍铝合金焊接结构件的试验数据,经保守估算,7A52焊接结构件的弯曲疲劳寿命N=1×106次的疲劳强度值为σ0.1=45MPa。经扫描电镜微观分析表明,疲劳裂纹源均由焊接缺陷引起。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究

综述国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究结果。包括接头不同区域的疲劳行为;工艺参数对疲劳强度的影响;微结构、残余应力、试件的几何形状对疲劳裂纹扩展速率的影响;总结摩擦点焊接头疲劳裂纹扩展的特点。对比分析铝合金熔焊和搅拌摩擦焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。     

用有限单元法计算厚壁圆管疲劳寿命

用二维有限元计算应力强度因子的近似值,通过修正系数F的修正得到较精确的应力强度因子KI。利用Paris方程作为厚壁园管内表面裂纹扩展速率模型并给出方程系数,从而计算了厚壁圆管内表面裂纹扩展深度与压力循环次数的关系,计算结果与实验结果相吻合。在此基础上,计算实验模拟管的疲劳寿命,给出了压力-疲劳寿命关系曲线;最后,给出了具有内表面裂纹的高压厚壁圆管的疲劳寿命的保守计算。     

疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型

裂纹形核是结构疲劳损伤演化的初级阶段。基于Tanaka-Mura微裂纹形核机制,提出恒幅交变载荷下结构表面疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型。设细观尺度的晶粒尺寸、晶粒取向欧拉角为随机变量,借助Schmidt因子建立细观主应力与分解切应力之间的关系。考虑到晶粒取向随机性和紧邻晶粒影响因素,导出分解切应力变程的概率分布。进一步运用矩法和次序统计量模型获得任一晶粒中疲劳裂纹形核寿命和结构热区晶粒群多裂纹分散形核寿命的概率分布。数值算例验证了所提模型与方法的可行性和合理性。新模型在裂纹形核寿命研究中引入了细观物理参数和几何参数的概率统计信息,可为多晶体金属结构件的疲劳可靠性评估和抗疲劳概率设计开辟精细化分析的新途径。     

用SQCE理论计算疲劳裂纹扩展速率及剩余寿命

对用奇异准谐调元理论进行疲劳裂纹扩展速率和剩余寿命的数值计算做了初步探讨，计算结果与实验结果完全吻合。因此，用ＳＱＣＥ理论计算实际结构的疲劳裂纹扩展速率和剩余寿命，可以达到节省时间，材料和经费的目的。     

基于边缘检测和数字图像相关法的疲劳裂纹长度测量方法

针对先进高强钢板存在的显著裂纹闭合现象导致裂纹闭合段难以检测问题,提出一种基于边缘检测和数字图像相关（DIC）技术相结合的疲劳裂纹长度高精度动态测量方法。使用两个相机分别拍摄疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹试件两面的裂纹和散斑图像,并对图像进行处理来测量裂纹长度,可检测到传统灰度边缘检测无法检测到的裂纹闭合段,从而提高测量精度。通过灰度边缘检测在裂纹图像中得到裂纹扩展路径,并对裂纹尖端进行初定位,结合模板匹配将裂纹路径坐标映射到散斑图像中,并在裂纹初尖端延伸段布置虚拟引伸计,利用DIC技术求得虚拟引伸计张开量。拟合引伸计张量-位置曲线,分析曲线特征得到疲劳裂纹尖端亚像素精度横坐标,进而精确计算出裂纹长度。将边缘检测法、该方法、测量显微镜测量得到的结果进行对比,结果表明,该方法在测量精度上有显著优势,可有效检测出裂纹闭合段,测量精度可达8 μm。     

提高装甲车辆T型焊接接头疲劳寿命的措施研究

本文对转炉616装甲钢T型焊接接头四点弯曲低周疲劳试验结果进行了分析、研究，阐述了提高T型焊接接头低周疲劳寿命的有效措施。研究表明：焊趾砂轮打磨能够改善焊缝与热影响区(HAZ)过渡部位形状，增大过渡圆弧半径，并且能去除焊趾处咬边、夹渣等焊接缺陷，降低了应力集中，从而提高疲劳寿命；钨极氩弧焊(TIG)修整虽能改善焊缝形状，但弧坑处易于产生裂纹，疲劳寿命降低；自制钛酸型TWE312不锈钢焊条的抗裂性和工艺性能较A147碱性焊条好，其焊接接头的疲劳寿命有一定的提高。疲劳裂纹起裂位于热影响区半熔化区和焊缝不完全混合区，并向基体扩展，与实际装甲车辆裂纹的萌生部位及扩展途径相一致。     

蠕变-热疲劳裂纹的控制参量研究

考虑材料的双线性随动强化和蠕变特性，用有限、元方法分析了蠕变一热疲劳裂纹的张开过程。裂纹在加热和保温过程中受压应力作用，处于闭合状态。由于加热和保温过程产生的非弹性应变不能自由恢复，降温过程的后期产生垂直裂纹面的拉应力，使裂纹逐渐张开。此时裂纹附近材料的温度已经下降到蠕变温度以下，并且裂纹的张开过程是热应力的卸载过程，因此C“参数和，积分不适用于蠕变一热疲劳裂纹。在小范围屈服条件下，可用应力强度因子作为蠕变一热疲劳裂纹的控制参量。计算表明，延长保温时间，升高加热的景高温度，增加裂纹长度都能够使应力强度因子增大。