TC18钛合金组织形貌对断裂韧性的影响

对一组不同断裂韧度的TC18钛合金锻件进行金相组织观察及微观结构分析。结果表明,3件样品的裂纹扩展区断口形貌粗糙度与KIC值呈正相关关系,原始β相晶粒方向与裂纹扩展方向相对取向的不同所导致的晶界对裂纹扩展阻力的不同,以及α相生长形态的不同,是引起该组材料断裂韧度差异的主要因素。     

热轧16Mn钢板断口中硫化物的三向行为

通过对热轧16Mn钢板纵、横、厚向断口的大量观察,从硫化物形态、断口形貌和断裂机制之间的相互关系着手,分析了钢板塑性和韧性各向异性的原因。各向断裂中硫化物形态、断裂方式和断口形貌的对应关系与夹杂物/钢基交界面分离原理相一致。沿轧制方向伸长的硫化物夹杂在钢板的各向断面里具有不同的形态,因而构成不同形状、尺寸和数量的硫化物/钢基界面。在延性断裂过程中,这些交界面抵抗裂纹形成和扩展的能力不同,从而导致断裂方式和断口形貌的差异,造成钢材塑性和韧性的各向异性。     

X70管线钢DWTT试样的分层裂纹及其断口评价

通过对管线钢不同温度的落锤撕裂试验和微观断口分析,研究了DWTT试样断口的分层裂纹及其对断裂的影响.结果表明,分层裂纹是受力变形时管线钢内部的薄弱界面受到三维应力作用的结果.分层裂纹出现于主裂纹起裂或加速之前,裂纹稳定扩展或减速时不会产生新的分层裂纹.分层裂纹的数量、张开程度和分层裂纹间距与主裂纹起裂或加速时的应力状态有关,而分层裂纹的长度与裂纹扩展时裂尖的应力状态有关.分层裂纹表面为解理形貌,解理面较大.韧脆转变温度以下的脆性断裂断口或韧脆转变温度附近混合型断口的脆性断裂区,不出现分层裂纹,仅在韧性断口或断口的韧性区出现宏观分层裂纹.研究表明,产生分层裂纹处的断口,分层裂纹无论是三角形分布或是其它形状分布,该区域均应评价为韧性.     

三辊轧机大型万向接轴断裂分析

中板厂三辊劳特式轧机在轧制16Mn钢时,方向接轴发生断裂(仅运行1h)。该方向接轴的断口表面较平滑,没有发现宏观疲劳裂纹,塑性变形几乎看不到,这说明是一次性脆性断裂.经强度校核,也满足判据,其断裂原因实属材质问题。微观断口形貌为沿晶断裂和解理断裂的混合断口,沿晶断口的产生是由氢含量过高造成的,对大型锻件产生氢脆的氢含量极限含量为0.5ppm[1],而断裂轴实测氢含量为0.8ppm,已超过极限含量.该轴综合性能较差,经检验,冲击韧性仅为20.3J/cm~2),与技术条件规定(58.8J/cm~2)相差两倍。轴表面硬度较高,低倍检验发现疏松,明显裸露在钢表面,轴在回火时控制不当,使其产生回火脆性,此外夹杂物级别超标准,大于4级,这些都促使该轴脆化,使轴发生早期脆性断裂。     

12MnNiVR拉伸断口分层机理研究

应用金相显微镜、扫描电镜、电子探针等设备对12MnNiVR钢板拉伸断口分层的原因进行研究。对断口形貌进行了观察,并对金相组织和断口非金属夹杂物进行了分析,结果发现轧制工艺与热处理工艺对分层影响不大,分层的主要原因是钢板中心偏析严重,同时存在粗大马氏体组织,变形时容易在带状马氏体中产生应力集中,导致裂纹沿着MnS或Ti(C,N)夹杂等缺陷裂开。     

层理结构板岩动态断裂特性

基于动力冲击试验和插入黏聚力单元数值模拟方法,对层理结构板岩中心直切槽半圆盘（NSCB）试样在不同冲击速度和层理面倾角下的断裂性能展开研究。讨论了含层理结构岩样中的裂纹路径及其断裂参数。结果表明：冲击速度和层理面倾角对层理结构板岩裂纹扩展影响明显,在冲击速度较小的条件下,裂纹倾向于沿薄弱层理面扩展;随着冲击速度的增加,裂纹沿薄弱层理面扩展的长度逐渐减小,裂纹扩展路径更倾向于忽略薄弱层理面的影响,直接向加载点扩展。在冲击速度一定的情况下,裂纹沿薄弱层理面扩展的长度随层理面倾角的增加亦减小。随着冲击速度的增加,层理结构板岩的断裂韧度也逐渐增加;在给定冲击速度的条件下,层理结构板岩的断裂韧度随着层理面倾角的增加而增大。     

X80级管线钢热影响区的局部脆化

研究了国产X80级管线钢热影响区的冲击韧性和组织的局部脆化.结果表明,该钢的焊接热影响区的冲击韧性较母材降低50%以上;在所研究的20～-40 ℃温度区间内,其断口的宏观形貌特征从部分脆性特征转变为完全的脆性断口;20 ℃放射区断口呈现韧性断裂和解理断裂共存的混合型断口,并且试验温度为20 ℃和0 ℃时,分别在放射区和纤维区可观察到微观裂纹;热影响区断口表层剖面组织为粒状贝氏体,显示出粗晶区的特征.裂纹扩展方向为沿晶界扩展,粒状贝氏体中M/A岛尺寸增大,并存在裂纹穿过岛状物的现象,这是晶界严重脆化的结果.     

淬火温度对高碳钢组织和断裂韧度的影响

研究了不同淬火温度对高碳钢组织及断裂韧度的影响。利用紧凑拉伸试样测量其平面应变断裂韧度,扫描电镜(SEM)观察淬回火后的组织演变规律及断裂韧度试样断口形貌。结果表明:随着淬火温度的升高,淬火态组织中残余碳化物数量逐渐减少至920℃时全部消失;晶粒尺寸在淬火温度大于960℃时明显长大。600℃高温回火后,组织由残留大碳化物颗粒、回火析出碳化物及铁素体基体组成;塑性单调下降;断裂韧度在小于960℃时单调下降,大于960℃后基本不变;KIC试验断口逐渐由准解理型断裂转变为沿晶断裂。塑性变化是试验钢韧性降低的主要原因。     

低碳贝氏体钢低温CTOD试验断口分离分析

通过对低碳贝氏体钢在-20℃CTOD试验中出现的分离断口进行微观分析,研究了断口分离和失稳断裂的原因.结果表明,断口分离面均为脆性断裂,至主断面为韧性扩展,分离裂纹产生的主要因素不是夹杂物,而是材料内部的带状组织和成带状的硬相组织受三维应力作用的结果.拉伸材料的分离裂纹是在达到一定抗拉强度之后开始萌生和扩展,不影响材料的使用性能.在断裂韧度试验中,一方面分离裂纹能降低材料裂纹尖端的三维应力约束,提高材料的韧性;另一方面较大程度的分离裂纹,减小了裂纹形核功和扩展功,诱发主裂纹的失稳扩展.     

新型γ-TiAl合金板材显微组织与拉伸性能研究

主要研究了新型γ-TiAl合金板材轧制前后的显微组织变化与轧后的拉伸性能。结果表明,轧制前的锻态组织主要为γ相和α2相以及一定数量的B2/β相;轧制后的合金组织中粗大片层减少,再结晶等轴γ晶粒增加,且片层晶团沿轧制方向被拉长,其破碎程度与轧制量有关;B2/β相数量明显减少,这与高温轧制有关。经过(γ+α2)相区三次循环热处理后,合金片层增加,间距缩小,组织得到明显细化。板材的高温拉伸塑性较高,高温拉伸断口主要为沿层、穿层及穿晶断裂的混合断口。     

铁素体钢中白点缺陷的检验分析

 通过金相显微镜、扫描电镜等分析方法对铁素体钢低倍检验后发现的疑似白点缺陷进行了分析判断,发现疑似白点缺陷在金相显微镜下呈锯齿状裂纹,为白点裂纹形貌特征。通过对低倍试样上断口的检验发现,低碳铁素体钢宏观断口处分布有银灰色圆形斑点,为白点缺陷特征,铁素体不锈钢宏观断口无明显白点特征,但铁素体不锈钢的疑似白点显微断口有沿晶断裂和以夹杂物为裂纹源的解理断裂两种,都具有氢脆断口特征,由此判断,两种铁素体钢中缺陷均为白点缺陷。铁素体不锈钢中的白点缺陷与常见白点断口上的浮云状、波纹状、解理羽毛、显微疏松等形貌特征有所不同,而且不同铁素体不锈钢试样上的白点缺陷断口形貌也不同,一处为沿晶断裂,一处为以夹杂物为裂纹源的解理断裂。     

X100管线钢断口分层机理分析

根据X100管线钢断口分层现象,对该钢圆棒形及板形拉伸试样断口及不同温度下冲击试样断口进行宏观观察、显微分析、金相观察和EBSD织构分析。结果表明,随拉伸试样形状及尺寸的变化,裂纹分层现象趋势不同,随冲击试验温度降低,裂纹趋势加剧,裂纹的萌生以及扩展受晶界的限制。EBSD织构分析表明,沿{113}〈110〉方向,在一定微区存在较强的织构,促进了断口分层的产生。     

γ-TiAl基合金压缩损伤与断裂行为的研究

通过对γ-TiAl基合金压缩断裂及压缩卸载试验和试样断口与表面的扫描电镜(SEM)观察,分析压缩应力对裂纹产生、扩展及裂纹形态的影响,进而对该材料的压缩损伤与断裂行为进行较为深入的研究。压缩试验是室温下在Instron 1341试验机上进行的。结果表明,损伤起始于材料的塑性区载荷下降阶段,材料在断裂前发生很大的塑性变形,其压缩时有较大的塑性缓冲;随着压缩卸载应力的增大,观察到的试样表面裂纹依次增多或扩展增长,材料损伤的程度与压缩应力成正比。在压缩试样断口的中部发现存在的一个纵向韧带,当外加载荷增加,两个由压缩接触端面起裂的倾斜剪切裂纹扩展到试样中部,然后通过剪切穿过纵向韧带而连接,并诱发试样的完全脆性断裂。两个端面的切应力是裂纹形成的主要控制因素。该材料的压缩性能比拉伸性能更佳的主要原因是由于压缩时材料的损伤起始于塑性阶段,产生沿45°方向剪应力最大方向的剪切断裂和沿着压缩轴方向的准解理断裂的混合形式,而普通拉伸时材料损伤起始于弹性阶段,发生完全脆性解理断裂,在低应力下试样就会断裂。     

厚规格高层建筑用钢性能不合格原因浅析

通过直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和能谱仪等手段,分别对Q345GJB钢性能不合格试样的化学成分、金相组织、夹杂物级别以及拉伸试样断口形貌进行检测分析,并与性能合格试样进行对比,发现性能不合格Q345GJB钢中含有较多的夹杂物和较严重的带状组织,沿轧制方向分布的大量长条状硫化物夹杂成为裂纹源,带状组织降低了钢板的横向塑性,导致拉伸断口出现分层,造成试样断后延伸率不合格。采取炼钢、轧钢工艺改进措施,改善板材内部质量,最终提高性能合格率。     

基于NSCB方法的冻结红砂岩动态断裂特性试验

采用红砂岩制作中心直裂纹半圆盘弯曲试样（Notched semi-circular bend, NSCB）,设置不同的负温温度对岩石试样预处理,随后利用改进后的分离式霍普金森杆（SHPB）实验系统开展动态试验.结果表明：岩石的断裂韧度存在明显的加载率效应,断裂韧度试验值随加载率的增加近似呈指数型增大;当加载率一定时,岩石断裂韧度由常温进入负温后先缓慢后快速增加,在–20℃时达到最大值,随着温度进一步降低,岩石断裂韧度快速减小.进一步对岩石破裂过程分析发现,不同温度下岩石的断裂过程基本一致,且裂纹扩展速度受温度影响较小.基于岩石断面的扫描电子显微镜结果分析岩石断裂模式为：负温下红砂岩的断裂以沿晶破裂和胶结物的撕裂为主,伴有少量的穿晶破裂现象,同时当温度降低至–25℃时,岩石内部微裂隙数量明显增多,说明负温对岩石具有劣化作用.最后探讨了温度对岩石内部结构的影响机制,对分析岩石断裂特性的低温效应具有一定参考意义.     

B级船板钢形变断裂过程的原位研究

 在扫描电子显微镜下观察分析了B级船板钢试样在原位拉伸过程中的断裂行为以及低温脆性断口中二次裂纹的扩展。结果表明：在拉伸变形过程中,微裂纹首先在试样缺口处形成,然后沿铁素体+珠光体界面扩展。加载过程中,多边形铁素体发生塑性变形,裂纹在基体内以“Z”字型扩展。在低温脆性断裂区,二次裂纹以穿晶方式通过铁素体基体,在扩展到珠光体区域时有时沿铁素体和珠光体的界面扩展,有时穿过珠光体区域扩展。     

高强度船板拉伸断口分层原因分析

针对高强度船板拉伸试样断口出现分层的问题,对典型断口分层试样和断口合格试样取样进行金相检验及扫描电镜能谱分析,结果表明,异常断口试样夹杂物级别高,试样心部组织晶粒粗大,带状组织明显且有裂纹,分析认为,2.0级以上的硅酸盐夹杂和MnS夹杂、28μm宽的珠光体带及Ti、Nb元素的富集是导致拉伸裂纹进而出现断口分层的主要原因。     

Q235B钢中夹杂物与基体协调变形的工艺相关性研究

利用光学显微镜和扫描电镜,对Q235B钢中夹杂物与基体在轧制过程中协调变形相关性进行了研究。结果表明:采用控轧控冷工艺,因钢板在未再结晶区轧制时塑性相对较差,钢中夹杂物与基体在轧制过程中易产生相对滑动并生成微裂纹,微裂纹成为后续拉伸过程中裂纹扩展的源头,进而影响钢板的塑性;采用直接轧制工艺,轧制在再结晶区完成,钢板的塑性较好,钢中夹杂物与基体在轧制过程中不易产生微裂纹,对塑性影响较小。     

ZrO2强韧化MoSi2复合材料显微结构和性能

通过对热压合成制备的ZrO2 MoSi2复合材料显微组织及其断口形貌分析,结合硬度、抗弯强度、断裂韧度等力学性能和孔隙率、晶粒度的测试,初步探讨了ZrO2颗粒强韧化MoSi2复合材料的机制。结果表明,复合材料中ZrO2粒子沿着MoSi2晶界偏聚,抑制MoSi2晶粒长大;复合材料断口晶粒细小,裂纹扩展曲折,呈现出沿晶与穿晶的混合型断裂特性;ZrO2颗粒通过第二相强化和细化晶粒使复合材料强度得到提高,通过细化晶粒、裂纹偏转和分支、形成微裂纹等机制的综合作用增韧复合材料。     

带钢边部缺口在冷轧过程中的扩展规律

对带钢边部缺口在轧制过程中的扩展现象进行实验研究,分析了边部缺口长宽比和轧制压下量对缺口张开距离的影响。长宽比大的缺口在连续不可逆轧制后扩展成V型缺口;长宽比小于1时,轧制后缺口有被轧平的趋势,甚至最终消失;随着缺口长宽比的增大,轧后缺口扩展开裂的趋势越明显。利用弹塑性动态显式有限元对带钢边部缺口在轧制过程中的变化进行仿真,模拟结果与试验结果一致,表明边部缺口前缘的两侧沿轧制方向应力分量最大,最容易形成微小裂纹,进而形成开裂;多道次轧制中,后道次轧制对缺口最终形态的影响更加明显。