低碳钢冷脆特征温度的研究SCIEI

本文根据低碳钢裂缝弯曲试样的冷脆行为特征,定义了冷脆特征温度T_(4m),并阐明了相应的物理含义。同时,对在这一温度下发生的断裂韧性及止裂特性转折的力学本质进行了阐述。在上述研究基础上,对T_(pm)温度在低碳钢冷脆评定中的应用价值进行了探讨。     

低碳钢冷脆特性参量——临界缺口(裂缝)尺寸的研究

本文研究了缺口尺寸对低碳钢低温断裂行为的影响,分析了断裂载荷谷值所对应的温度T_C~*(称为冷脆特征温度)附近的断裂特征,结合工程设计特点,提出了冷脆临界缺口(裂缝)尺寸α_C及其特征值α_C~*的概念,推荐作为控制冷脆的一个基本特性参量。文中推导出了α_C及α_C~*的数学表达式,该式的可行性得到了静载及疲劳载荷条件下模拟试验数据的验证。     

加工硬化对高锰钢低温韧性的影响

本文通过系列冲击试验,研究了加工硬化对高锰钢低温韧性的影响。研究结果证实了高锰钢具有低温脆性,加工硬化使高锰钢的脆性增加,韧脆转化温度升高;冲击断口由室温下的韧窝断口逐渐转化为低温下的沿晶断口,在加工硬化时还会出现解理断口。     

390 MPa级复合钢板极地低温环境适应性分析

目的 验证复合钢板的极地低温环境适应性。方法 采用爆炸复合的方法制备低温复合钢板。通过全浸腐蚀试验、间浸腐蚀试验、腐蚀磨损试验、系列温度冲击试验、系列温度动态撕裂试验和全厚度止裂试验,分别评价复合钢板的耐蚀性、耐磨性能、低温断裂性能及止裂性能,并对复合钢板的低温断裂性能及极地低温环境适应性进行分析。结果 全浸腐蚀条件下,复合钢板基层材料的腐蚀速率是复层材料的105倍;间浸腐蚀条件下,复合钢板基层材料的腐蚀速率是复层材料的350倍;全浸和间浸状态下,复层钢板的腐蚀速率均远小于基层钢板,复层材料的耐蚀性远远好于基层材料。模拟海水条件下,复合钢板复层317L不锈钢的磨损量为0.003,基层FH40钢的磨损量为0.75,基层材料的磨损量是复层的250倍,复层材料的耐磨性远远好于基层材料。分析了20组大厚度规格低温钢的韧脆转变特征温度与止裂温度的相关性关系,指出了现有规范与标准以冲击功作为低温钢断裂性能技术指标的局限性,建立了止裂温度与动态撕裂韧脆转变特征温度相关性方程,给出了低温钢极地环境低温服役下的韧脆转变特征温度建议值,确定了复合钢板极地低温环境服役的最低温度。结论 模拟海水环境下,复合钢...     

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。     

HRB400热轧带肋钢筋冷弯断裂原因的分析

国内西北某钢厂生产的HRB400热轧带肋钢筋在冬天作业时常常出现冷弯断裂。通过扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、Thermo-Calc热力学软件以及光学显微镜(OM)等,对HRB400螺纹钢冷弯断裂的原因进行了研究,论述了非金属夹杂物、磷含量、钒氮比及显微组织对钢筋断裂的影响。结果表明:试验钢断口为脆性断口;破碎状的大尺寸夹杂物可能是裂纹产生的源头;钢中P含量偏高使得韧-脆转变温度升高,且自由氮的存在加剧了该温度的进一步升高,由于西北地区冬天气温低,钢筋作业时的温度很可能低于韧-脆转变温度,使钢筋处于脆性状态;魏氏组织的存在增加了钢筋的脆性,为裂纹的扩展提供了可能性。由于国内西北、东北地区温度较低,对在西北、东北地区使用的HRB400热轧带肋钢筋应提出更高的要求,对P、S、O、N的含量应有新的标准,以满足冬天作业时使用温度高于韧-脆转变温度的需要。     

CRITICAL NOTCH(CRACK)SIZE AS A CHARACTERISTIC PARAMETER EVALUATING CRYOGENIC BRITTLENESS IN LOW CARBON STEEL

The effect of notch depth on the cryogenic fracture behavior has been studied using a low car-bon steel.An analysis was made for the fracture features at T_c~*(cryogenic brittleness-char-acteristic temperature)at which the facture load reaehes a valley value.Furthermore,accord-ing to the experimental results and engineering design practice,a concept of critical notch(crack)'size for cryogenic brittleness,a_c,as well as its limit value a_c~*,was put forward andrecommended to be a basic characteristic parameter for controlling the brittleness.Mathematical derivation was carried out to give the expression of a_c and a_c~*,the reliabilityof which was verified by the modeling tests under both static and cyclic loading conditions.     

Influence of surface finish on fatigue cracking behavior of reactor pressure vessel steel in high temperature water

The low cycle fatigue behavior of a low‐alloy reactor pressure vessel (RPV) steel was investigated in high temperature water. Main attention was paid to the effects of surface finish of specimens on fatigue cracking behavior. It was found that the influence of surface finish on fatigue resistance of the steel was strain‐rate dependent in high temperature water. Pretty obvious degradation of fatigue resistance appeared at fast strain rate with rougher surface finish. At slow strain rate, surface circumferential scratches promoted crack initiation and propagation. The fracture surface showed relatively flat and slight crack‐arrest features. At fast strain rate, surface scratches also promoted crack initiation, but seemed not to dominate crack propagation. The fracture surface showed typical terraced and fan‐like features. The above fatigue cracking behavior can be rationalized by a strain‐rate dependent environmentally assisted cracking process of low‐alloy RPV steel in high temperature water.     

试样厚度对韧脆转变温度区间的影响

根据BSI 7448 Part I标准,测定了海洋平台用钢E36以裂纹尖端张开位移(CTOD)为表征的韧脆转变温度曲线. 通过改变试样厚度,研究面外拘束对韧脆转变温度区间的影响并分析了其变化规律. 结果表明,E36钢具有典型的韧脆转变特征,其韧脆转变温度曲线可以用Boltzmann函数进行拟合,具有良好的相关性;试样厚度越大,韧脆转变温度越高,断裂性能下降. 通过有限元模拟分析三维裂纹尖端应力状态,选择了面外拘束参数Tz,用来阐述厚度效应对韧脆转变温度的影响,具有良好的相关性.     

低温环境对9%Ni钢SMAW接头低周疲劳性能的影响

对9%Ni钢焊条电弧焊接头的低周疲劳性能进行了测试,绘制了室温环境的应变－寿命曲线,测试了低温(－180℃)环境下高应变幅值(0．6%)的低周疲劳寿命,观察了不同测试温度的试样断口,分析低温环境对裂纹萌生和裂纹扩展过程的影响。结果表明,在高应变幅值循环作用下,9%Ni钢接头在低温环境中出现循环硬化效应,而在室温中出现循环软化效应,表明低温环境有助于减缓9%Ni钢接头的裂纹萌生过程,裂纹的扩展速度在低温时有所增加。     

成分偏析严重的12CrNi2MnCu铸钢冷脆转变特性研究

采用系列温度动态撕裂试验、断口分析和金相分析,并结合断裂力学研究了成分偏析严重的12CrNi2MnCu铸钢的冷脆转变特性.结果表明,本试验铸钢在试验温度范围内动态撕裂能普遍较低,但仍表现出冷脆转变特性.试验温度高于冷脆转变温度时,裂纹以沿脆化的一次晶晶界扩展为主,形成脆性的沿晶断裂;试验温度低于冷脆转变温度时,裂纹以在冷脆的晶内扩展为主,形成穿晶断裂.     

Q235B焊管横裂原因分析

Q235B热轧卷板在焊管成型过程中出现严重的横向开裂。通过金相检验、性能检验和扫描电镜分析，确定该断裂为低应力脆性，开裂与钢板中含量较高的非金属夹杂物、不合格的延伸率和冲击功以及热轧控温不理想造成的基板塑性低有关。     

GD钢组织及低温冲击韧性研究

分析了900℃淬火及200℃回火后GD钢的显微组织、硬度及低温冲击的断口形貌,研究结果表明:900℃淬火后GD钢组织由粗针状马氏体、残余奥氏体、碳化物组成,200℃回火时,马氏体中析出部分碳化物,回火组织由回火马氏体和碳化物组成。900℃淬火+200℃回火后的GD钢冲击时,随着温度的降低,其冲击功随之减小,随着GD钢所处的环境温度不断升高,断口宏观形貌中反映起裂区和裂纹纤维扩展区所占比例越来越大,微观形貌中存在解理面、撕裂棱和韧窝,其断裂机理为准解理断裂。     

45钢低温渗硼层的组织与性能

探讨了４５钢低温渗硼层的组织与性能，结果表明，氏温渗硼层通常呈针状，在渗硼层前沿没有如高温渗硼那样的晶粒粗大的伪共析或过共析组织的过渡区，而只有一个相对较窄的富碳区，低温渗硼层的耐磨性和耐蚀性较高温渗硼层有所提高，而其脆性却有所降低。在一定条件下会出现块粒状硼化物层，其耐磨性低于针状渗硼层，而其耐蚀性却优于针状渗硼层。     

轴类锻件用中锰钢的高温热塑性

对轴类锻件用中锰钢进行了高温热塑性研究。在不同温度下对试验钢进行了不同应变速率的高温拉伸试验,绘制了试验钢在不同条件下的高温热塑性曲线,并通过研究高温拉伸断口的形貌和组织分布,分析其断裂机理。结果表明,试验钢在650~1200 ℃范围内断面收缩率均达60%以上,热塑性良好,无脆性温度区。试验钢的高温拉伸断口附近组织为马氏体组织,在热塑性稍差的温度点(750,900 ℃)对应的组织中含有少量先共析铁素体。试验钢在650~1050 ℃范围内的断裂方式为穿晶韧性断裂,在1100~1200 ℃的断裂方式为沿晶断裂。     

MODEL OF CLEAVAGE CRACK PROPAGATION ACROSS BOUNDARY

In the light of analysis of the features of cleavage fractographs of low carbon steel,the stresscriterion for cleavage crack propagation across ferrite grain boundary was established on thesupposition that resistance to the propagation results from an arbitrary mutual orientation ofthe cleavage plans in the neighbouring grains.On the basis of concept of statistical distribu-tion of cleavage plane in space,the probabilistic characteristic of cleavage process was ex-pounded,and the fracture stress of the cracked specimen over temperature range in whichfracture is initiated by cleavage mechanism was calculated by means of finite element analysisprogram and the calculated result was found to be in agreement with that measured.     

Micromechanism of Cleavage Fracture of Weld MetalsEI北大核心CSCD

Cleavage fracture is the most dangerous form of fracture. Cleavage fracture usually happens well before general yielding at low nominal fracture stress and strain. Cleavage fracture is often spurred by low temperature and determines the toughness in the lower shelf temperature region. This paper describes a new framework for the micromechanism of cleavage fracture of high strength low alloy (HSLA) steel weld metals. Cleavage fracture not only determines the impact toughness in the lower shelf but also plays a decisive role on the impact toughness in the transition temperature region. The toughness is determined by the extending length of a preceding fibrous crack which is terminated by cleavage fracture. Three non-stop successive stages, i.e. crack nucleation, propagation of a second phase particle-sized crack across the particle/grain boundary, propagation of a grain-sized crack across the grain/grain boundary are explained. The "critical event" of cleavage fracture is emphasized which offers the greatest difficulty during crack formation and controls the cleavage process. The critical event indicates the weakest microstructural component and its critical size which specifies the local cleavage fracture stress sigma(f) for cleavage fracture. In toughness-study it is paramount important to reveal the critical events for various test specimens. Three criteria for crack nucleation, for preventing crack nucleus from blunting and for crack propagation are testified. An active region specified by these criteria is suggested where the combined stress and strain are sufficient to trigger the cleavage fracture. It can be used in statistical analyses. A case study, using the new framework of micromechanism for analyzing toughness of 8% Ni steel welding metals is presented to analyze the experimental results.     

起落架40CrNi2Si2MoVA钢螺桩断裂分析

起落架40CrNi2Si2MoVA钢螺桩在安装一段时间后发生了断裂。为确定螺桩断裂的原因,对断裂螺桩断口宏微观形貌、断裂螺桩及对比件的氢含量、材料的性能以及表面损伤等因素进行了检查,并对电镀工艺进行了评定。结果表明,裂纹主要起源于第一螺纹根部的机械损伤部位,源区以沿晶断裂特征为主,断裂件含氢量较高。综合分析认为。螺桩断裂性质为氢致延迟断裂,表面机械损伤对氢吸收和扩散的促进作用和40CrNi2Si2MoVA钢材料高强度所致的高氢脆敏感性是导致断裂的主要原因。     

极寒环境下厚规格船舶用钢的发展

北极地区能源和贸易航线潜力、南极地区科考行动等受到越来越多的关注,促进了大型高技术极寒环境下服役船舶的需求和发展,同时对满足极寒环境服役条件船舶用低温钢的各项性能提出了更高的要求,厚规格、具有优异低温韧性和易焊接的更高强度级别的极寒环境下船舶用低温钢是今后的发展趋势。介绍了国内外船舶用低温钢的发展状况和低温钢的成分、生产工艺特点,建议采用低碳当量成分设计的新TMCP工艺技术路线,应用纳米相强韧化理论并控制其组织构成,从而实现优异的低温强韧性和止裂性能。     

石油钻采装备用40CrNiMoA钢的冲击性能

针对石油钻采设备的低温服役条件,分别考察了石油工业常用40CrNiMoA钢的冲击性能以及热处理工艺、毛坯尺寸和温度等因素的影响。冲击试验结果表明,40CrNiMoA钢的冲击性能在试验温度范围内随温度降低而逐渐下降,并且在- 40℃～-20℃内发生韧-脆转变。在常规热处理条件下,毛坯尺寸对40CrNiMoA钢的冲击性能具有显著影响,在本试验条件下,试样的冲击性能随着取样毛坯尺寸的增加而显著降低。此外,热处理制度对40CrNiMoA钢的力学性能也有重要影响,适当提高回火温度有利于改善40CrNiMoA钢的冲击性能。冲击断口分析表明,断口存在大量碳化物和氧化物颗粒及其脱落后而形成的孔洞,这是导致冲击性能降低的重要原因。