热处理条件下17-4PH不锈钢高周疲劳性能分析

对退火态17-4PH不锈钢进行固溶+中间调整+时效处理,分析退火态及固溶时效态17-4PH不锈钢的显微组织、拉伸及高周疲劳等力学性能及疲劳裂纹扩展测试结果。结果表明:两种不同热处理工艺下该钢的显微组织均为回火马氏体、δ-铁素体及逆变奥氏体。相比退火处理,固溶+中间调整+时效处理后的显微组织中δ-铁素体含量降低,且存在ε-Cu、富Nb相等沉淀硬化相析出,其屈服强度、抗拉强度及高周疲劳极限均明显提高,抗拉强度大于1 000 MPa;固溶时效后该钢疲劳裂纹门槛值提高,抵抗裂纹扩展的抗力提高,裂纹扩展速率降低,其稳定扩展区(Paris区)对应的应力强度因子ΔK的范围由13～30 MPa·m1/2扩展至15～70 MPa·m~(1/2)。     

热处理条件对WC/钢复合材料热疲劳性能的影响

采用板状带V型缺口试样,在自制的热疲劳试验机上进行试验,研究了不同热处理状态下未经锻造的WC／ 钢复合材料热疲劳性能的影响。结果表明,优化热处理条件,可提高材料中钢基体的热疲劳抗力,从而抑制或终止热疲 劳裂纹在钢基体相中的扩展。在本试验条件下,经1 050淬火和500℃回火的试样具有最佳的热疲劳性能。     

18Ni马氏体时效钢热变形行为

研究马氏体时效钢的热变形问题具有理论意义。在变形温度为900~1 050 ℃,应变速率为0.001~1 s-1,最大真应变为1.2的条件下,利用Gleeble-3800热模拟试验机研究18Ni（1 700 MPa）马氏体时效钢的热压缩变形行为,建立该合金的热加工图,并对组织演变规律进行研究。结果表明：在实验条件下,随变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力和峰值应变逐渐减小,而能量耗散率（η）逐渐升高,动态再结晶过程进行更充分;当应变量为0.6,流动失稳区面积最小。确定了18Ni马氏体时效钢的完全再结晶区域。     

防弹钢板用高强Ni-Cr-Mo系焊接材料抗裂性研究

通过对1 500 MPa级以上30Mn Cr Ni Mo防弹钢板和配套的两种高强钢实芯焊丝进行斜Y型抗裂性试验,研究环境条件以及不同焊接热输入对高强钢实芯焊丝抗裂性的影响。结果表明:该防弹钢对冷裂纹敏感性很强,但是在不预热条件下,控制环境条件和热输入可以实现高强钢实芯焊丝在高拘束应力下,阻止裂纹的起裂与扩展;两种焊丝中,含Ni量高的焊丝抗裂性优于含Ni量低的焊丝。     

铝硅合金热疲劳过程的研究

研究表明,铝硅类活塞合金热疲劳过程分为三个阶段:过渡阶段、稳定增长阶段和快速增长阶段。当热疲劳循环周次超过临界值N_C后,裂纹由萌生阶段发展到连续扩展阶段。微孔面积稳定增长速率b是衡量材料抗热疲劳性能的重要指标。     

中锰铸钢疲劳裂纹扩展行为研究

采用疲劳裂纹扩展速率试验方法中的紧凑拉伸试验 (CT试验 ) ,得到了中锰铸钢疲劳裂纹扩展速率的数学表达式 ;用 SEM和微区相结构测试技术分析了中锰铸钢在疲劳裂纹扩展过程中的行为特点。研究表明 ,中锰奥氏体铸钢在疲劳裂纹扩展过程中 ,裂纹尖端将由应变诱发奥氏体向马氏体转变并伴有相变塑性产生 ,从而延缓了裂纹的扩展速率     

基于裂纹萌生和扩展的渗氮钢疲劳寿命预测

以渗氮CrNiW钢的光滑试样和两种缺口试样为研究对象,开展超高周疲劳试验.观察渗氮CrNiW钢的疲劳断口显微组织,分析S-N曲线特性及失效机理,基于裂纹萌生模型和裂纹扩展模型计算渗氮CrNiW钢的萌生和扩展寿命,结合裂纹萌生和扩展寿命计算总疲劳寿命.结果表明:随应力集中系数增加,ΔKFGA小幅降低,ΔKfish-eye减小明显;应力幅值较低时,裂纹萌生寿命占总疲劳寿命的比例很高,裂纹扩展寿命占比很低,基本可忽略;模型预测的总疲劳寿命与试验结果较接近,除个别数据点外,预测结果均在2倍偏差内,预测较准确.     

热处理对热作模具钢热疲劳性能的影响

探讨了热作模具钢热疲劳抗力与热处理工艺的关系。结果表明,在630℃≒25℃热循环条件下,3Cr2W8V、4Cr5MoSiVl钢分别在1180℃、1100℃淬火,600℃回火获得最高的热疲劳抗力,且4Cr5MoSiVl钢热疲劳性能优于3Cr2W8V钢。     

40CrNi2Si2MoVA钢显微组织对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响

本文研究了40CrNi2Si2MoVA超高强度钢在油淬和270℃等温淬火两种热处理状态下,显微组织对冲击疲劳裂纹扩展速率(稳态扩展区)的影响。结果表明,在应力强度因子△K较小时,等温淬火组织中da/dN较低,而在△K较大时,油淬组织中da/dN较低;这与在裂纹扩展不同阶段残余奥氏体(A_R)对da/dN的作用不同有关。     

杂质及铈对亚纯2090合金疲劳性能的影响

研究了碱金属杂质及微量铈对用工业纯铝制备的亚纯2090合金疲劳寿命及疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,碱金属杂质含量增加,可使合金的疲劳特性变差。但添加约0.05％Ce,可改善含少量杂质的亚纯2090合金疲劳性能,尤其是当疲劳裂纹扩展初期,这种改善作用更为明显。     

超声冲击对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢接触疲劳寿命的影响

利用ZJ-II型超声波冲击设备对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢进行超声冲击处理,对比研究超声冲击前后试样的接触疲劳寿命、残余应力和显微硬度随层深的变化情况。结果表明:经过超声冲击强化后,渗碳齿轮钢的接触疲劳寿命有较大幅度的提高。主要原因是晶粒细化和位错增殖抑制疲劳裂纹源的萌生,残余应力显著增加、表面硬度大幅度提高降低疲劳裂纹拓展的速率,从而使其接触疲劳性能得到显著提升。     

瞬态热载荷下身管热防护涂层表面开裂行为

火炮身管在服役中受剧烈瞬态热载荷作用,对身管热防护涂层表面裂纹的形核与扩展有重要影响。为探究不同热力学参数和几何参数对镀铬层-钢基底系统表面裂纹在瞬态热载荷下扩展的影响,进行含周期性表面裂纹镀铬层-钢基底系统在瞬态热载荷作用下的裂纹扩展行为研究。结果表明:随对流强度增大,涂层内瞬态热应力增大,表面裂纹扩展驱动力提高;随裂纹长度增加,裂尖能量释放率峰值先增后减;裂纹间距越大,裂尖能量释放率越大。表面裂纹能量释放率越大裂纹越易扩展,引起防护层开裂并过早剥落,降低身管寿命。     

高强马氏体不锈钢疲劳性能及裂纹扩展的研究

通过疲劳试验研究1Cr12Ni2W1Mo1V马氏体不锈钢的疲劳性能和裂纹扩展,并对断口形貌进行扫描分析。结果表明:1Cr12Ni2W1Mo1V钢疲劳强度为518 MPa,疲劳裂纹门槛值ΔKth为3.619 8 MPa·m1/2,符合奥金格公式;断口处分布大量的韧窝和撕裂棱,表现为脆性断裂特征,但是在瞬断区可见撕裂棱,表现为韧性断裂特征。     

国产热冲压模具钢高温性能研究

通过SEM、TEM等检测手段对比研究高强钢板热冲压用4种热作模具材料的力学性能和热物理性能。结果表明:SDCM和DIEVAR钢在抗回火软化性能、热稳定性、热疲劳性能表现优于H13和CR7V;SDCM和DIEVAR的热扩散系数和热导率明显大于H13和CR7V钢;SDCM和DIEVAR的热物理性能优于CR7V和H13钢,更适合热冲压模具的工况要求;SDCM优秀的性能源于其良好的合金化设计,在保证Mn、Si含量低的同时提高Mo、V含量,降低Cr含量。     

T10钢和GCr15钢第一类回灭脆性的研究

本文选用T10钢和GCr15钢,比较了低温回火和第一类回火脆性区回火的常规机械性能;研究了回火温度对K_(IC)、冲击疲劳抗力及疲劳裂纹扩展行为的影响;探讨了两种钢的第一类回火脆性机理。结果表明,拉伸和弯曲试验、冲击疲劳抗力及疲劳裂纹扩展速率对第一类回火脆性不敏感。GCr15钢的第一类回火脆性主要归因于残余奥氏体的机械失稳;T10钢的第一类回火脆性与回火过程中残余奥氏体的分解有关。     

应力比对40CrMnSiMoVA钢P-da／dN-△k曲线影响研究

在介绍40CrMnSiMoVA钢的力学性能和试验条件基础上,根据金属材料疲劳裂纹扩展的统计分析方法,求出Pa-N和P-da/dN-△k曲线,并对不同应力比条件下的试验数据进行可靠性分析和比较,探讨中值da/dN-△k曲线和99.9%可靠度dddN-△k曲线的变化规律.研究结果表明,P-da/dN-△k曲线与应力比有很强的相关性,随着应力比增强,裂纹扩展速率增加.当可靠度要求增加时,这种趋势更明显.根据研究结果,恰当地考虑40CrMnSiMoVA钢对于不同应力比的影响,便于进行概率断裂力学分析.     

Mn对低合金钢连续冷却相变规律的影响及强化机制

通过热模拟试验、热轧试验,结合金相分析等研究不同Mn含量低合金钢的连续冷却相变规律,探讨Mn对低合金钢组织性能及强化机制的影响。结果表明:Mn能降低钢的相变开始温度(A_(r3))和相变结束温度(A_f),降低形成贝氏体的临界冷速,Mn的质量分数每增加0.1%,可使Ar3降低8.6℃,Af降低13.3℃;随Mn含量的升高,试验钢中的铁素体晶粒尺寸逐渐减小、珠光体含量增多、试验钢的强韧性提高、,塑性稍有降低;Mn的质量分数达到1.60%时,在4℃/s低冷速下即出现大量的贝氏体组织,塑韧性均有大幅降低。细晶强化和固溶强化是试验钢的主要强化方式,其中细晶强化效果大于固溶强化效果。Mn的质量分数为0.1%时引起的屈服强度增量约为10 MPa,其中细晶强化分量约为6 MPa,固溶强化分量约为4 MPa,引起的抗拉强度增量约为13 MPa。     

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。     

国产T23钢再热裂纹敏感性试验研究

采用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法研究再热温度对国产T23钢再热裂纹敏感性的影响,探讨国产T23钢再热裂纹形成机理。结果表明,国产T23钢有再热裂纹倾向,再热裂纹敏感温度区间为550~690℃,在620℃时再热裂纹敏感性最大,再热760℃则无再热裂纹产生。分析认为,晶界的弱化和晶内的强化是T23钢再热裂纹形成的内因,外因则是高拘束导致的焊接残余应力。     

基于三维CT试样的X65钢裂纹扩展规律研究

海底管道是运输石油、天然气等战略资源最为安全和经济的方式,X65钢作为管道钢的主要制造材料,其稳定性和安全性备受关注.针对X65钢的疲劳裂纹扩展问题,建立三维紧凑拉伸(CT)试样的有限元模型,分别用扩展有限元法(XFEM)和专业裂纹扩展仿真软件模拟裂纹准静态和动态扩展过程,通过疲劳试验对模拟结果进行验证.结果表明:基于裂纹动态扩展的数值模拟结果更接近实际情况,通过疲劳试验测得的K值与裂纹动态扩展模拟值相差小于3％,而与XFEM和解析公式值在裂纹扩展后期相差6.8％.针对现行规范解析公式基于平面假设问题,提出一种适用于三维应力状态的标准CT试样裂尖应力强度因子计算改进公式,得到基于Paris公式的裂纹扩展速率线性拟合参数lgC=-8.2223,m=2.9664.