42CrMoVNb细晶高强度钢的力学行为

通过快速循环热处理和改变奥氏体化温度的方法获得不同的原奥氏体晶粒尺寸,研究了晶粒尺寸特别是超细晶粒尺寸对中碳42CrMoVNb钢力学行为的影响。结果表明,晶粒从8μm细化到4μm时,实验钢的强度提高、塑性下降,除弹性变形能外,单轴拉伸的形变强化指数、均匀塑性变形能、裂纹扩展能和总能量均有所降低;当晶粒进一步细化到2μm时,强度不再提高。随着回火温度的升高,强度随晶粒细化而提高的幅度减小。晶粒细化能够明显地提高实验钢冲击断裂时所吸收的能量,降低韧脆转变温度。     

晶粒尺寸对42CrMoVNb钢超高周疲劳性能的影响

研究了不同热处理制度下得到的3种具有不同晶粒尺寸的42CrMoVNb高强度钢的超高周疲劳性能. 结果表明, 超高周疲劳强度和疲劳强度比并不随晶粒尺寸的减小而单调提高, 中等晶粒尺寸的试样具有最高的疲劳强度和疲劳强度比. SEM断口观察表明, 绝大部分试样的疲劳裂纹起源于夹杂物. 随着疲劳断口裂纹源夹杂物处应力强度因子幅ΔK_inc的减小, 疲劳寿命N_f增加; 而在夹杂物周围的粗糙粒状区域(GBF)的应力强度因子幅ΔK_GBF并不随N_f变化而变化, 基本为一常数, 且粗晶粒试样的ΔK_GBF高于细晶粒试样. 这表明, 细化晶粒对高强度钢的超高周疲劳性能有着复杂的影响,存在一个合理的细化晶粒范围.     

1100 MPa级高强钢的低周疲劳行为

研究了在对称应变控制条件下1100 MPa级调质态高强钢的低周疲劳性能,借助OM、SEM、TEM等手段对高强钢在低周疲劳载荷下的微观组织、断口形貌、裂纹扩展特性、夹杂物形态等进行了研究。结果表明,调质态1100 MPa高强钢具有优异的低周疲劳性能,主要有2个原因:一是由于夹杂物形态为近圆形,直径为2～5μm,低于夹杂物引起疲劳裂纹萌生的临界尺寸,裂纹萌生于试样表面,提高了疲劳裂纹萌生寿命;二是原奥氏体晶界、马氏体板条包/束界、夹杂物/孔洞都会诱导裂纹偏转,使裂纹走向曲折,降低了裂纹扩展速率,提高了疲劳裂纹扩展寿命。     

42CrMoVNb高强度螺栓钢的球化退火

根据热模拟试验测得42CrMoVNb高强度螺栓钢的Ac₁、Ac₃分别为773 ℃、811 ℃,并由此设计试验钢的球化退火工艺,通过改变保温温度、保温时间对其球化退火工艺进行了研究。通过光学显微镜、扫描电镜、显微维氏硬度以及冷镦试验,对不同球化退火工艺过程中碳化物的球化演变和硬度变化进行了分析。结果表明:试验钢经Ac₁以上780 ℃短暂保温0.5 h,缓冷至710 ℃保温6 h球化退火及Ac₁以下750 ℃保温3 h,缓冷至710 ℃保温6 h球化退火后,均能得到良好的球化组织与较低的硬度,碳化物形态均趋于球状且分布均匀,具有良好的塑性和冷镦性能。Ac₁以下750 ℃球化时,保温时间越长碳化物球化越明显。     

1500MPa级高强度钢42CrMoVNb的氢吸附行为

采用阴极充H和H热分析等实验方法,研究了新开发的1500 MPa级高强度钢42CrMoVNb在不同奥氏体化温度淬火和不同温度回火后的H吸附行为,并与常用钢42CrMo进行了对比.结果表明,在淬火态及不同温度回火处理后,42CrMoVNb钢充H试样的H逸出曲线峰值温度θp在200-250℃之间.回火温度从200℃升高到5...     

零夹杂42CrMo高强钢的超长寿命疲劳性能

利用超声疲劳实验方法研究了2种商业42CrMo钢和2种零夹杂42CrMo钢在不同热处理制度下的超长寿命疲劳性能.结果表明,42CrMo钢疲劳S-N曲线在106-109cyc范围内无平台出现,疲劳极限消失;零夹杂42CrMo钢在此寿命区间有明显的疲劳极限. SEM断口观察表明,42CrMo试样疲劳开裂大多起源于非金属夹杂物,而零夹杂42CrMo全部起源于基体表面.零夹杂42CrMo钢的最大特点是在2×106-109cyc内不易发生疲劳断裂,疲劳寿命的可靠性显著增加.     

42CrMoVNb钢的热处理工艺优化及力学性能

利用单因素和正交试验对42CrMoVNb钢的热处理工艺进行了优化,利用洛氏硬度计、万能拉伸试验机和金属摆锤冲击试验机检测了相关的力学性能,研究了热处理工艺对42CrMoVNb钢组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMoVNb钢的最优淬火回火工艺为860℃×20 min,油冷+440℃×150 min,空冷;经最优工艺处理后其组织为回火屈氏体基体上弥散分布着细小的碳化物颗粒,硬度、抗拉强度、屈服强度、屈强比、断后伸长率、断面收缩率和-20℃低温冲击吸收能量分别为44.5 HRC、1467 MPa、1357 MPa、0.93、10.5%、46%和27.1 J;力学性能满足14.9级高强度螺栓的技术指标要求。     

熔炼过程产生的夹杂物对高强钢疲劳失效的影响

采用20 kHz超声波疲劳振动试验机对高强度大螺栓钢进行疲劳测试,观察其试样的疲劳断口形貌,分析其疲劳失效机理。结果表明,经过纯净化处理后的高强钢在109周次下的疲劳强度达到700 MPa,比未经纯净化的大螺栓钢提高了100 MPa。通过扫描电镜对疲劳试样断口进行观察,发现大螺栓钢的疲劳起裂分3类:表面起裂、内部夹杂物起裂和内部缺陷起裂,而经过纯净化处理之后的高强钢,起裂形式为表面起裂和内部非夹杂起裂。为提高高强钢的抗疲劳性能应从控制夹杂物和改善内部组织两方面着手。     

日本研制细晶高强耐候钢

在日本NIMS超级钢研究的第l期采取晶粒细化技术提高强度和析出复合铁氧化物提高耐大气腐蚀性能的方针。第2期的目标是研制出强度和耐候性均提高2倍的耐候钢。最近在海滨地区确认了Ni由于锈层中生成Fe2Ni04而提高耐候钢耐蚀性的作用。于是，推定和Ni同样在锈层内层可形成复合氧化物(Fe2Si04、FeAl2O4)的si和Al可作为耐腐蚀元素，而不使用Ni、Cr、Mo等元素来研制新的耐大气腐蚀钢(与LCA、Lcc相对应)。     

中碳高强度弹簧钢NHS1超高周疲劳破坏行为

测试了中碳高强度弹簧钢NHS1的超高周(109 cyc)疲劳破坏行为,并利用FESEM对疲劳断口进行了观察.NHS1钢的S-N曲线呈台阶型,在109 cyc内疲劳极限消失.疲劳断口分析表明,在高应力幅区,实验钢的疲劳破坏主要起源于基体表面;而在低应力幅长寿命区,疲劳破坏主要起裂于试样内部的夹杂物,形成"鱼眼"型断裂.在夹杂物周围存在一个粗糙的粒状亮区(GBF).GBF区边界的应力场强度因子为3.6 MPa·m1/2,与疲劳寿命无关,该值与疲劳裂纹扩展的门槛值相等;"鱼眼"边界的应力场强度因子同样与疲劳寿命无关,约为10.6 MPa·m1/2.     

汽车用高强度弹簧钢54SiCrV6和54SiCr6 的超高周疲劳行为

研究了54SiCrV6和54SiCr6两种洁净高强弹簧钢的超高周疲劳行为,并利用FESEM和EPMA对疲劳断口进行了观察．实验结果表明,在高应力幅区,两种弹簧钢的疲劳破坏均起源于表面基体;而在低应力幅长寿命区,疲劳开裂均发生在试样内部．54SiCrV6钢的S-N曲线为典型的台阶式曲线,在10^9循环周次内,其疲劳极限消失;而54SiCr6钢存在疲劳极限．疲劳断口分析表明,54SiCrV6钢内部破坏是由钢中小夹杂物聚集引起的,而在54SiCr6钢中则起源于碳化物的偏聚．临界夹杂物尺寸的估算表明,当高强弹簧钢中的夹杂物尺寸大于临界夹杂物尺寸时,其疲劳极限消失．     

高强钢中最大夹杂物的尺寸估计与疲劳强度预测

描述了两种估计高强钢中最大尺寸夹杂物的方法——统计极值(SEV)和广义Pareto分布(GPD)统计方法，分别利用上述两种方法估计了不同体积的ADFl钢中最大夹杂物的特征尺寸，并根据估计的夹杂物尺寸预测了不同体积的ADF1钢疲劳强度，同时与实验结果进行了对比．     

BEHAVIOR OF SHORT FATIGUE CRACKS AT BLUNT NOTCHESIN A MEDIUM CARBON STEEL

1.IntroductionTheinitiati0nandpropagation0ffatiguec=acksatn0tchesareofgreatpracticalim-portancesincethemaj0rity0ffatiguefailuresinengineeringc0mponentsandstructuresoccurduetol0calstressconcentrationsatnotches.Thefatiguelifeisusuallyseparatedintotwoparts:0neportion0flifespentincrackinitiationandtheotherp0rti0nspentinpropagati0n.However,t0talfatiguelifecannotbeevaluatedbecausetherearepresentlyn0proceduresf0revaluatingthecrackinitiati0nlength.Crackinitiati0nisusuallydefinedasthepr0cessesofl0calpl…     

夹杂物对超高强度钢低周疲劳裂纹萌生及扩展影响的原位观测

采用扫描电镜原位观测了数微米大小夹杂物对超高强度钢疲劳裂纹萌生及扩展的影响,并用有限元法解释了夹杂物尺寸和形状对疲劳裂纹萌生及初期扩展的影响程度,得到了超高强度钢低周疲劳裂纹萌生与扩展特性和夹杂物对疲劳破坏的关键尺寸的估计值．同时,讨论了现行实验方法对确定铁基材料裂纹扩展速率的作用．