高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展的温度效应和过载迟滞效应

通过在18,35和55℃蒸馏水中疲劳裂纹扩展试验,证明了超高强度钢30CrMnSiNi2A腐蚀疲劳具有强烈的温度效应,得到了ΔK值和温度对裂纹扩展速率影响的复合表达式。由于扩展速率数据拟合得到的表观激活能值(36.7kJ/mol)十分接近于氢在γ-Fe中的扩散激活能值,支持了氢助裂纹扩展的观点。对大气中疲劳裂纹扩展具有重要价值的过载迟滞效应,在腐蚀疲劳时显著地减小,在0.1Hz的低频率下尤其明显。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的断裂模型

将修正的疲劳裂纹扩展静态断裂模型和裂尖腐蚀溶解相结合,提出了腐蚀疲劳裂纹扩展(CFCP)的腐蚀-钝化-断裂模型.根据该模型和断裂力学原理,导出了CFCP速率的定量表达式,它揭示了CFCP速率与力学条件,裂尖表面腐蚀率、加载频率、假设的裂尖材料元临界断裂应力之间的定量关系,并能说明氢脆对CFCP率的影响规律。实验结果表明,应用所提出的模型可很好地描述铝合金在35％NaCI中CFCP的一般规律。     

300M钢腐蚀疲劳小裂纹扩展特性及其超载效应

在３．５％ＮａＣｌ溶液（ＳＷ）、蒸馏水和空气三种环境,两种应力比和四种应力水平的实验条件下对３００Ｍ（４０ＣｒＭｎＳｉＮｉＭｏＶ）钢腐蚀疲劳（ＣＦ）时长裂纹扩展（ＬＣＧ）和小裂纹扩展（ＳＣＧ）特性的影响进行了研究．对不同应力水平下,周期超载对３００Ｍ钢在空气与ＳＷ中的ＬＣＧ和ＳＣＧ特性的影响进行了对比研究．结果表明,晶界等微观障碍对小裂纹扩展的阻滞作用是高强钢小裂纹现象的本质原因．施加腐蚀环境,超载或提高应力水平均有利于小裂纹越过微观障碍．虽然超载显著降低长裂纹的裂纹扩展速率,但对小裂纹扩展则既可能引起迟滞效应,也可能引起加速效应．氢在晶界聚集,导致晶界脆化,可能是造成本文环境因素与力学因素对小裂纹扩展影响的一个主要原因．     

马氏体与贝氏体组织GC—4超高强度钢的腐蚀疲劳裂纹扩展

本文研究了马氏体组织与贝氏体组织４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ（ＧＣ－４）超高强度钢的腐蚀疲劳（ＣＦ）裂纹扩展特性及机理。结果表明，不显微组织状态下，ＧＣ－４钢在３．５ＮａＣｌ溶液中的ＣＦ裂纹扩展曲线上，都出现了类似于应力腐蚀的平台区，而且马氏体组织ＧＣ－４钢的平台区裂纹扩展速度远大于贝氏体组织。断口分析与理论研究表明，氢脆在ＧＣ－４钢的腐蚀疲劳中起重要作用。     

16Mng钢短裂纹腐蚀低频疲劳的断裂力学特性

应用弹塑性断裂力学和△Ｊ参数，研究了１６Ｍｎｇ钢短裂纹的纯机械疲劳和氢蚀疲劳特性。并用ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｊ）＾ｎ计算了裂纹的扩展速度和门槛值。用金相法考察了裂纹扩展途径。结果表明，氢的渗入降低了裂纹扩展的门槛值，加速了裂纹的扩展速度。     

焊接热影响区晶粒尺寸对腐蚀疲劳裂纹扩展机理的影响

利用焊接热模拟技术，研究了焊接热影响区粗晶区内不同晶粒尺寸对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响，得出了在模拟海水条件下，Ａ５３７钢热影响区组织的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ关系曲线，认为断口粗糙度对裂纹扩展速率有很大影响，同时发现在自腐蚀电位条件下，对应力腐蚀不敏感的材料，也会产生应力腐蚀疲劳。     

焊接对X65钢腐蚀疲劳裂纹扩展影响的试验研究

对于深海油气输送结构,焊接产生的初始预应力会对其腐蚀疲劳性能产生影响。针对深海油气输送常用材料X65钢开展腐蚀疲劳裂纹扩展试验。分别从焊接热影响区和母材上制备了标准紧凑拉伸(CT)试样,利用直流电压降(DCPD)方法测量了疲劳裂纹扩展长度,对焊接试件的腐蚀疲劳性能进行了研究,并拟合出了两种试件在不同试验环境下的Paris常数C和m。试验结果表明:在0.2 Hz的加载频率下,腐蚀溶液可明显加快裂纹扩展速率,并使裂纹扩展阈值分别提高16.25%和13.75%。焊接试件在空气环境下拟合的C值和m值均要略高于母材试件,在腐蚀环境下其C值和m值要略低于母材试件。     

超高强度钢CF裂纹扩展的超载效应：Ⅱ试验验证与分析

对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在空气与３．５％ＮａＣｌ中性溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）的单次超载与周期超载效应进行了试验性研究．结果表明，ＣＦＣＧ超载迟滞效应由快速撕裂过程，迟滞过程和恢复过程组成．对于周期超载，当两次超载周次之间裂纹扩展长度ａｄ远小于超载塑性区尺寸ｒｐＯＬ与恒载塑性区尺寸ｒｐＣＬＡ之差，即ａｄ＜＜ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，ＣＦＣＧ会发生比空气疲劳时还强烈的超载迟滞效应．而当ａｄ＞ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，会发生超载加速效应．断口分析表明，当ａｄ＜＜ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，ＣＦＣＧ不会发生超载撕裂，而当ａｄ＞ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，会发生显著的超载撕裂．上述试验的宏观规律与断口特征均验证了前文所建立的ＣＦＣＧ超载效应的定量描述模型．     

极化电位下高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的表征

研究了不同极化电位下高强钢在3.5%NaCl溶液中疲劳裂纹扩展速率的变化规律.在强阴极极化(-1100 mV～-1200 mV)和阳极极化(-200 mV～-400 mV)条件下,高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展寿命明显缩短,而极化电位为-800 mV～-1000 mV时,高强钢腐蚀疲劳寿命延长.在Paris经验公式的基础上,引...     

腐蚀疲劳裂纹的虚拟扩展方法研究

    以紧固孔结构件腐蚀疲劳试验为基础,研究了腐蚀疲劳裂纹虚拟扩展方法即随机过程和AFGROW模拟方法.以试验数据拟合得到的Paris公式为基础,在随机过程方法中考虑了正态随机过程和对数正态随机过程,得到裂纹长度和循环数之间的模拟曲线,给出指定循环数下裂纹长度的概率模型并和实验结果进行了比较.利用AFGROW对腐蚀疲劳裂纹扩展进行了模拟,裂纹扩展模拟曲线与实验值符合较好.     

腐蚀疲劳裂缝扩展的韧带模型

采用４３４０、１５和Ａ５０８三种结构钢,八种热处理状态;测定了它们在空气、海水和蒸馏水中的疲劳、应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率,并进行了定量断口分析。在比较了叠加模型、竞争模型与实验结果的差异之后,提出了腐蚀疲劳裂缝扩展的韧带模型,拟出了该模型的计算程序。结果表明,尽管这个模型还比较粗糙,某些常数的决定还有点勉强,但由此估算的腐蚀疲劳扩展曲线,无论在形状和数值上,都与实验吻合;而它的简单方便,为工程应用提供了有利条件。     

EFFECTS OF HEAT TREATMENT AND ENVIRONMENT ON CRACK PROPAGATION RATE IN STEEL GC-4 UNDER CORROSION FATIGUE AND STRESS CORROSION

Comparative investigations were carried out of the effect of heat treatment regimes Jor steelGC-4(40CrMnSiMoVA)on its crack propagating rates,from corrosion fatigue,(da/dN)_(CF),or stress corrosion cracking,(da/dt)_(SCC),in media with various constituentsand pH values.Both(da/dN)_(CF) and(da/dt)_(SCC) accelerate with the increase of yield stressof the steel,yet the former is far less than the later.In comparison with media,the(da/dt)_(SCC) in distilled water is slightly greater than that in 3.5% NaCl solution,and the(da/dN)_(CF) in distilled water is far less than that in 3.5% NaCl solution.With the pH valueincreasing in 3.5% NaCl solution,the(da/dN)_(CF) lowers down and the(da/dt)_(SCC) speedsup.An explanation was also proposed with concept of the cyclic hardening and softening atcrack tip,as well as the crack closure and occluded cell effect.     

双轴加载条件下疲劳裂纹扩展的研究

在双轴加载条件下对Ⅰ型疲劳裂纹扩展进行了研究。载荷范围从0.08σ_s到0.71σ_3,包括比例加载和非比例加载。基于对Von Mises理论的讨论,提出一个新的力学参数。双轴加载条件下的弹塑性参数P成功地描述了双轴比例加载和非比例加载下的疲劳裂纹扩展。     

FATIGUE CRACK PROPAGATION OF Ni-BASE SUPERALLOYS

Time-dependent Fatigue Crack Propagation (FCP) behaviors of five Ni-base superalloys were investigated at various temperatures under fatigue with various holding times and sustained loading conditions. The new concept of damage zone is defined and employed to evaluate the alloys‘ resistance to hold-time FCP. A special testing procedure is designed to get the maximum damage zone of the alloys. Udimet 720 and Waspaloy show shorter damage zones than alloys 706 and 718. The fractographieal analyses show that the fracture surfaces of the specimens under hold-time fatigue conditions are mixtures with intergranular and transgranular modes. As the extension of holding time per cycle, the portion of intergranular fracture increases, The effects of loading stress intensity, temperature, holding time, alloy chemisty, and alloy microstructure on damage zone and the crack growth behaviors are studied. Hold-time usually increases the alloy‘s FCP rate, but there are few exemptions. For instance, the steady, state hold-time FCP rate of Waspaloy at 760℃ is lower than that without hold-time. The beneficial effect of hold-time was attributed to the creep caused stress relaxation during the hold-time.     

氢致开裂和应力腐蚀机理的前沿问题

本文对各种氢致开裂和应力腐蚀机理进行了评述。指出,把氢促进局部塑性变形和弱键理论以及氢压理论联合起来就有可能发展新的氢致开裂机理;必须深入研究阳极溶解对位错发射,增殖和运动的影响才能提出合理的阳极溶解型应力腐蚀的机理。     

单晶硅压痕裂纹的氢致滞后扩展

利用压痕裂纹恒载荷试样，研究了单晶硅在空气中应力腐蚀以及动态充氢时氢致滞后开裂的可能性；利用卸载的压痕裂纹试样研究了残余应力引起氢致滞后开裂的可能性．结果表明，单晶硅压痕裂纹恒载荷试样当KI=KIC时在空气中并不发生应力腐蚀．在H2SO4溶液中动态充氢，则能发生氢致滞后开裂，止裂时归一化门槛应力强度因子为KIH／KIC≈0.9、卸载压痕裂纹的残余应力在充氢过程中也能引起氢致滞后开裂，归一化门槛应力强度因子为KIH／KIC≈0．9．     

A537钢及工业纯铁在3.5%NaCl水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展机理的识别

本文根据外加电位对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响,断口微观形貌特征及声发射活动性分析三种判别方法,研究了A537钢及工业纯铁在3.5%NaCl中性水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展机理。结果表明,扩展机理取决于外加电位值。对A537钢,外加电位在-800mV(SCE)以上时,裂纹扩展以阳极溶解控制为主,以下时以氢脆控制为主。对工业纯铁,对应的转换电位为-1000mV(SCE)。     

A537钢及工业纯铁在3.5%NaCl水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展机理的识别

本文根据外加电位对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响,断口微观形貌特征及声发射活动性分析三种判别方法,研究了A537钢及工业纯铁在3.5%NaCl中性水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展机理。结果表明,扩展机理取决于外加电位值。对A537钢,外加电位在-800mV(SCE)以上时,裂纹扩展以阳极溶解控制为主,以下时以氢脆控制为主。对工业纯铁,对应的转换电位为-1000mV(SCE)。