电磁热效应对35钢裂纹尖端组织及止裂效果的影响

在自制的ZL－1型超强度脉冲电流发生装置上,对35钢的电磁势效应理裂纹止裂效果进行了初步研究。结果表明：利用电磁热效应可在放电瞬间在裂纹尖端形成焊口,使裂纹尖端曲率半径增大,达到抑制裂纹扩展的目的。对裂纹尖端热影响区的显微组织进行了分析。     

单脉冲电流对高速钢裂纹的止裂效果

利用电磁热效应原理,探讨了超强度脉冲电流对高速钢裂纹止裂的可能性,结果表明,利用电磁效应可在裂纹尖端形成焊口,使裂纹尖端的曲率半径增大,抑制了裂纹扩展,同时,对裂纹尖端热影响区的组织进行了分析,讨论了裂地端的组织变化对止裂效果的影响。     

45钢构件电磁热裂纹止裂后残余应力分析

对带有半埋藏裂纹的45钢金属构件进行电磁热止裂实验发现,止裂后,半埋藏裂纹裂尖处熔化、钝化,并有金属喷射现象;采用超声波对比测试法,分析了止裂前后试件内残余应力的变化情况,实验测得止裂后超声波声程减小,表明试件内部残余应力增大;通过ANSYS有限元软件,采用间接耦合方法,对半埋藏裂纹电磁热止裂过程进行数值分析,得到了止裂后构件内残余应力场的具体类型及分布情况。     

含有裂纹的Al-Mg合金构件电磁热止裂

利用自行研制的ZL-2型超强脉冲电流发生装置对带有单边裂纹的Al-Mg合金试件进行电磁热止裂实验,并对放电前后裂纹尖端的微观组织进行对比分析;采用热-电-结构耦合的数值分析方法求得放电后试件的电流密度场、温度场及热应力场;从理论上计算放电后的电热应力强度因子。结果表明:放电电压对止裂效果存在最优值;在适当的强脉冲电流作用下,裂纹尖端在小范围内被瞬间强化加热,随后在极大的热压应力作用下快速冷却,组织发生明显变化,晶粒得到细化,并围绕裂纹尖端形成等值压缩热应力,对裂纹尖端有"夹紧"作用,进而阻止裂纹扩展。     

含全埋藏裂纹的T10钢焊接接头电磁热止裂分析

通过有限元分析方法,计算出含有圆形全埋藏裂纹的焊接接头电磁热止裂温度场分布,并通过ZL-2放电装置,对含圆形埋藏裂纹的T10钢焊接接头进行电磁热止裂试验。研究结果表明,止裂瞬间,焊接接头中埋藏裂纹裂尖处温升超过金属熔点,裂尖熔化、钝化,阻止了裂纹的进一步扩展;止裂后,在裂尖附近有白亮层组织出现。止裂前后的T10钢焊接接头力学性能测试表明,止裂后焊接接头所能承受的最大扭矩和抗扭强度提高了约17%。     

金属凹模中半埋藏环形裂纹电磁热止裂的数值模拟

采用有限元方法研究了带半埋藏环形裂纹的Cr12MoV圆筒形凹模的电磁热止裂问题 ,建立了超强脉冲电流放电瞬间 ,环形裂纹尖端附近电场、温度场和热应力场的藕合关系。数值模拟分成热—电藕合 (焦耳热问题 )和热—机械藕合两个过程来实现 ,通过数值解析轴对称模型 ,给出了脉冲放电瞬间Cr12MoV凹模中电流—温度—热应力的求解过程 ,得到了脉冲放电瞬间带半埋藏环形裂纹凹模的温度场和热应力场。     

构件中半埋藏裂纹在线止裂及力学性能分析

依据热-电耦合数值分析结果选择合适的脉冲放电电压,应用ZL-2超强脉冲电流发生装置,对带有半埋藏裂纹的45号试件进行拉伸载荷下脉冲放电止裂研究。放电止裂后,裂纹尖端瞬间熔化、钝化,达到了裂纹止裂目的。止裂中,试件在拉伸载荷作用下没有瞬间开裂。对止裂前后的拉伸试件通过冲击试验机、扭转试验机进行了冲击和扭转力学性能测试。研究结果表明,电磁热裂纹止裂可以有效提高试件的抗冲击和抗扭力学性能。     

Cr12模具钢裂纹电磁热止裂的研究

采用脉冲电流发生装置对Cr12模具钢中裂纹进行了脉冲放电止裂。放电后,裂纹尖端金属熔化形成焊口和压应力区,使裂纹尖端钝化,达到了止裂的目的。同时在裂纹尖端处得到了超细化的隐晶马氏体和细粒碳化物等微观组织,极大提高了裂纹尖端处的硬度、强韧性和耐磨性。     

单边裂纹电磁热止裂的动力学效应

对超强脉冲放电止裂瞬间产生的动力学效应及其对裂纹尖端的影响进行研究,通过位移势函数的求解给出准稳态各应力应变分量;通过拉氏变换得出具有动力学效应下的各应力应变分量。以单边裂纹的无限大薄板为例,具体计算出瞬时点热源下的准稳态和动力学效应两种情况下的裂纹尖端局部区域的应力及变化。研究结果表明,在点热源产生的很短时间内,动力学效应会在裂尖附近由于热击产生压应力的突变,带有惯性项的动力学效应能更有效的遏制裂纹的扩展。     

单边裂纹电磁热止裂强化的残余应力分析

建立带有单边裂纹的无限大金属薄板模型,给出脉冲放电瞬间的温度场,应用一维条件下的热弹塑性理论,导出了单边裂纹金属构件电磁热止裂后的一维残余应力解;对带有单边裂纹的导电薄板脉冲放电后裂纹尖端产生的残余应力进行数值分析,理论与数值分析结果基本吻合;对40CrNiMo试件的残余应力超声波无损检测发现,止裂后残余应力变大。研究表明,在对带有单边裂纹的导电薄板进行电磁热止裂时,裂纹尖端周围温度急剧升高,使得裂纹尖端受热膨胀,由于裂尖受到周围材料的刚性约束,在受热和冷却过程中会残留一个压缩塑性应变,其产生的残余应力可有效的抑制裂纹扩展。     

45钢内部裂纹愈合的热处理试验研究

对含有内部裂纹的45钢试样采取了不同温度一次加热正火处理和二次加热正火处理,研究了其内部裂纹愈合的可能性。结果表明,采用800℃×30min正火处理,45钢内裂纹有愈合迹象;850℃以上正火处理,在原裂纹附近形成了以先共析铁素体为主的细晶愈合带。随加热温度升高,愈合带逐渐变窄,晶粒长大。愈合过程主要取决于加热温度,而愈合保温时间及愈合次数的影响相对较小。     

正火处理对20钢内部裂纹愈合的影响

通过对含有内部裂纹的20钢试样采取一次加热正火和二次加热正火处理,探讨其内部裂纹愈合的可能性。结果表明,850℃×30 min正火,内部裂纹有愈合迹象。900℃以上正火,在原裂纹附近形成了以先共析铁素体为主的细晶愈合带。随加热温度升高,愈合带变窄,晶粒长大。愈合程度主要取决于加热温度,而保温时间的影响相对较小。     

20CrMnTi钢内部裂纹愈合的热处理研究

研究了20CrMnTi钢内部裂纹在不同热处理条件下愈合的规律.结果表明,20CrMnTi钢加热至850℃保温20min后空冷.内部裂纹开始愈合.裂纹愈合区由再结晶的细小铁素体组成,并形成愈合带.随加热温度的升高,愈合带逐渐变窄,裂纹愈合程度提高;愈合过程中裂纹形态的变化呈现为：原连续状→断续状→近圆形孑L洞→少量小孔洞.小孔洞是钢中的杂质元素、Si、Mn的富集区.     

轴承的材料及热处理对套圈磨削裂纹的影响

轴承套圈的磨削裂纹历来是轴承生产厂家感到最棘手的问题。本文结合多个工作实例，阐述了磨削裂纹的形成机理，并从轴承材料和热处理的角度，分析了这两方面对磨削裂纹的影响，提出和采取纠正及预防性措施，有效地控制了轴承套圈磨削裂纹的产生。     

牙轮钻头牙掌焊接和热处理产生的裂纹分析

运用扫描电子探针对三牙轮钻头牙掌堆焊和热处理后产生的裂纹特征进行了分析，并采用X－射线衍射仪测定了牙试件的残余应力。结果表明，堆焊层与基体的界面缺陷是裂纹形成的主要原因。裂纹扩展方式为穿晶断裂。而堆焊层面拉应力导致裂纹的进一步产生与扩展。建议在堆焊工艺和热处理工艺中采取措施可能减少应力。     

双相不锈钢阀门铸件的裂纹缺陷分析及避免措施

分析了双相不锈钢阀门铸件经常出现裂纹缺陷的原因.为避免再次投产时阀门铸件裂纹缺陷的产生,制定了相应的措施:提高砂芯的退让性;严格控制钢液的化学成分,特别是磷硫元素的含量控制;添加稀土元素细化晶粒,净化钢液以提高抗裂性;清除浇冒口和补焊注意温度的控制.结果表明,通过上述措施后,重新投产的阀门铸件没有裂纹缺陷.     

大型弹簧钢片开裂原因分析

为保证大型弹簧钢片在热处理过程中，不发生开裂和翘起度超差，重新制订了热处理工艺。通过增加高温回火、降低淬火温度、加快冷却速度等手段，获得了最好的效果。