对有各种形状和不同尺寸的缺陷的高强度钢试样疲劳裂纹起裂的研究

本文利用35NCD 16和35CD4型号高强度钢的ASTMT15型试样的试验研究了疲劳裂纹起裂的问题。试样具有底部半径为0.07—1毫米的机加工缺口。在本研究中,所使用的测量仪器可以测试扩展平面范围为几个平方毫米的表面裂纹。为了确定裂纹起裂阶段时间,我们力求用下述不同参数表征缺口底部金属的性能: (1)来自断裂力学概念的ΔK2~(1/P),它能集中地表达裂纹发生时间的数据。 (2)紐伯提出的公式中的缺口效应系数K_f。最有明显作用的参数是从所研究的材料低周疲劳性能的实验所确定的参数。相应于一个给定的裂纹起裂时间的标称应力数值而言已知相差近±10％,这相当于理论时间和实验数据之间的比值,对于给定的标称应力其比值变化范围为1～2。最后,我们研究了金相组织对裂纹起裂时间的影响,特别是残余奥氏体的存在对裂纹起裂时间的影响。     

强度为1,200至1,400牛顿/毫米~2钢的断裂韧性和应力腐蚀抗力研究

为了研究各种冶金因素对强度为1100～1500牛顿/毫米~2的合金结构钢的断裂韧性和应力腐蚀抗力的影响,对这类钢种有代表性的六种牌号:45CD4,45SCD6,30CND8,30CD2-B,61S7和10 CAN16钢的性能作了分析对比。给出了依据断裂力学方法所得出的数据,并指出这些数据和通过常规试验方法所获得的性能特点之间的关系。对于断裂韧性的测定,同时使用了K_(IC)和J_(IC)概念。通常,随着强度提高,这些参数将降低。而在一定的强度下,通常在钢的含碳量最低时,其断裂韧性最佳。故该钢经淬火和回火获得的微观组织要比等温淬火获得的微观组织的断裂韧性水平高。当我们了解到钢的断裂形式是脆性或是韧性断裂时,则可以根据断裂韧性和冲击韧性或抗拉性能之间不同的关系,大体上估计出其断裂韧性水平。采用光滑试样(测定断裂时间)和缺口试样(测定KISSC和裂纹扩展速率)两种方法,在0.6M的NaCl溶液中进行了应力腐蚀抗力试验。两种试验方法得到的结果很吻合。约在弹性极限超过1,000牛顿/毫米~2时,应力腐蚀敏感性明显增大。但是,这种作用依钢的成分和微观组织的不同而有所差异。这些钢的强度大体属于1,200～1,400牛顿/毫米~2这一级别。在应力腐蚀试验中,回火马氏体和回火贝氏体之间的差异,不如断裂韧性试验中的差异那么明显,有时甚至没有什么差异。     

铝—锌—汞牺牲阳极的活化机理

铝—锌—汞阳极的腐蚀形成局部裂纹,该种状态的腐蚀与汞的分布无关,在所形成的裂纹内汞的分布是均匀的。汞分布在固溶体及铝、铁汞的化合物中间。含汞量高的金属间化合物不参与反应。故认为,腐蚀局部发生在裂纹处是由于下述自催化的活化机理。即,钢结构与阳极在海水中形成了电偶,在其电偶的作用下发生了在固溶体中的铝和汞的溶解。由于金属受到氧化层的保护,腐蚀将局部发生在薄弱点处并形成蚀坑。按照3Hg2~(2+)+Al→Al~(3+)+6Hg的反应。前一阶段中溶解在腐蚀介质内的Hg2~(+2)离子重新沉积在阳极上。通过能谱分析在具有活性的裂纹内测出了金属汞。金属汞在铝上的这种沉积,产生局部剥离氧化层的附属作用,这就使铝接近于它的理论电位(-1900mv饱和甘汞电极)。腐蚀将局限于这些阳极性较强的区域,并在蚀坑内释放出另外的Hg2~(+2)离子,使反应一直持续下去。在裸露金属上快速覆盖了新的氧化层,而应该连续不断地除掉氧化层以保持阳极的活性。置换反应所产生的金属汞在金属表面上形成微小的珠滴,经过短时活化后重新形成的氧化层将汞与金属隔开。到了一定时刻,只要有少量的极小的活化点(-1575mv饱和甘汞电极)就足以将铝的工作电位从-710mv降下-1050mv。