高温高应力状态下TP347H钢焊接接头断裂行为

通过理化分析、裂纹形貌观察、应力测量和计算,研究了高温高应力状态下服役的TP347H钢焊接接头裂纹性质及其产生机理。结果表明,裂纹起源于接头热影响区(HAZ)或近HAZ的母材高应力区;裂纹区域可观察到宏观裂纹、微裂纹和孔洞3种不同缺陷形貌;宏观裂纹方向与最大应力方向基本垂直,微裂纹基本相互平行;裂纹断面具有冰糖状脆性断口特征。根据裂纹产生的位置、过程和形貌特征,确定该裂纹为一种低塑性蠕变裂纹,其与传统的TP347H钢接头再热裂纹存在差异。该裂纹产生机理为高应力导致的NbC晶内析出强化。高应力下的应变作用增加位错密度,产生大量形核区, Nb C的析出量增加,高温下材料的晶内强度得以提高,使塑性变形与滑移集中于晶界,最终导致材料发生低塑性蠕变开裂。     

晶粒尺度对镍基高温合金的高温失塑裂纹敏感性的影响

镍基高温合金FM-52M是被广泛应用于核电关键部件焊接结构的熔敷金属。但在厚壁管道焊接中,FM-52M的窄间隙填充焊缝具有明显的高温失塑裂纹(DDC)倾向。由于该类热裂纹缺陷的存在,将导致关键部件的焊接结构在核电严苛环境中服役时出现极大的安全隐患。目前在压力容器安全端等厚壁管道焊接制造中,仍无法完全避免该缺陷。针对该问题,提出了采用脉冲TIG焊细化FM-52M的焊缝微观结构改善材料的高温力学性能。通过基于Gleeble技术的单向拉伸试验(STF试验)对FM-52M填充焊缝的DDC裂纹敏感性进行评估,结果证实细化的微观组织提高了DDC裂纹的临界应变,增加了该熔敷金属的抗DDC性能。     

中间层对K465高温合金电子束焊接裂纹敏感性及接头性能的影响

通过调节焊接热输入和添加中间层合金等方法研究高Al、Ti含量的K465铸造高温合金的电子束焊接裂纹敏感性.结果表明,减小焊接热输入和添加低Al、Ti含量的中间层能够改善合金的热裂纹倾向;焊缝及热影响区沿晶界析出的碳化物等低熔点液体薄膜受应力作用是产生热裂纹的主要原因.含Fe的中间层重新合金化焊缝金属,改善了焊缝组织的塑性、韧性,破坏了碳化物等低熔点相的连续性,避免焊缝凝固裂纹的产生;接头具有优异的室温及高温拉伸性能,但高温持久性能不足.     

铌钛微合金化异型坯表面横裂纹的形成机理分析

在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行了Nb-Ti复合微合金化钢的高温拉伸试验,测定了铌钛微合金钢的高温塑性曲线。针对S355ML H型钢异型坯出现的表面横裂纹现象,利用OM、SEM技术手段分析了异型坯表面裂纹的微观形貌及裂纹周边微观组织。结果表明:在低应变速率下,铌钛复合微合金化钢的高温塑性曲线存在两个脆性区间及一个高温塑性区间;铌钛微合金异型坯表面横裂纹形成是在高温塑性曲线的第Ⅲ脆性区间内,沿原奥氏体晶界先共析的铁素体网膜展开,呈现出沿晶断裂特征;晶界先共析转变形成的铁素体网膜及Nb/Ti(C,N)析出相共同导致了异型坯裂纹的产生,其中先共析铁素体网膜是主要因素。     

14Cr2Ni4MoV钢高温开裂行为的研究

在高温下施以恒应变拉伸的模拟焊接热循环的结果表明,1350～1450℃是晶间液化引起脆性断裂的敏感温度区;900～1000℃是不均匀再结晶引起低塑性断裂的敏感温度区。在高温应变条件下,初始阶段,裂纹优先在基体界面或晶界液化的夹杂物处萌生;形变后期,裂纹大量在再结晶晶界处萌生。本文建立了断裂模型,可用以解释高温低塑性断裂的微观过程.     

Cr18Mn18N奥氏体不锈钢热镦裂纹分析和高温塑性研究

本文测定了Ｃｒ１８Ｍｎ１８Ｎ铸坯的高温塑性图和变形抗力图，研究了高氮奥氏体不锈钢的热加工工艺规范及高温热塑性，分析了该钢种在热镦过程中产生裂纹的原因。研究结果表明：Ｃｒｌ８Ｍｎ１８Ｎ钢的高温塑性具有脆性区、塑性区和二次脆性区。裂纹的形成主要与加热温度过高、终锻温度过低及热变形过程中碳氨化物的析出有关。结合高温塑性图和变形抗力图确定了热檄工艺参数：加热温度为１２３０℃～１２５０℃之间，保温３０ｍｉｎ，开锻温度为１２３０℃，终锻温度为９５０℃，一道次变形量应控制在５０％以内。     

钛合金疲劳裂纹扩展速率Paris区中的转折点

通过对比钛合金不同显微组织下疲劳裂纹扩展速率Paris区转折点的位置,发现原始β晶粒尺寸是影响Paris区转折点位置的主要因素,晶团尺寸以及片层厚度对转折点位置没有影响.并且通过分析转折点前,后疲劳裂纹扩展微观阶段的转变及断裂方式变化,得出转折点的出现是疲劳裂纹尖端塑性区尺寸超过晶粒尺寸所致.具有β晶粒的马氏体组织疲劳裂纹扩展速率Paris区并不存在转折点,说明转折点的出现不仅仅是由于原始β晶粒的存在,还和显微组织类型有关.通过分析还发现,钛合金片层组织中裂纹尖端塑性区实际尺寸大于计算得到的单向塑性区尺寸以及循环塑性区尺寸.     

The turning point in Paris region of fatigue crack growth in titanium alloy

通过对比钛合金不同显微组织下疲劳裂纹扩展速率Paris区转折点的位 置, 发现原始β晶粒尺寸是影响Paris区转折点位置的主要因素, 晶 团尺寸以及片层厚度对转折点位置没有影响. 并且通过分析转折点前、后 疲劳裂纹扩展微观阶段的转变及断裂方式变化, 得出转折点的出现是 疲劳裂纹尖端塑性区尺寸超过晶粒尺寸所致. 具有β晶粒的马氏体组 织疲劳裂纹扩展速率Paris区并不存在转折点, 说明转折点的出现不仅仅是 由于原始β晶粒的存在, 还和显微组织类型有关. 通过分析还发现, 钛合金片层组织中裂纹尖端塑性区实际尺寸大于计算得到的单向塑性 区尺寸以及循环塑性区尺寸.     

GH4169合金拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命

以GH4169镍基高温合金为研究对象,基于低周疲劳率相关的晶体塑性本构,引入累积能量耗散和累积塑性滑移2种疲劳指示因子作为疲劳裂纹萌生判据,对不同微缺口深度和长度下的疲劳裂纹萌生寿命进行研究。并基于统一拘束参数Ap,进一步考察拘束与疲劳裂纹萌生寿命的关联。结果表明：2种疲劳指示因子均可较好地预测疲劳裂纹萌生寿命。随着微缺口深度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐减少;随着微缺口长度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐增加。在不同的微缺口深度和长度下,疲劳裂纹萌生寿命均与(A_p)^1/2存在线性关系。可以根据该线性关系,确定拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命。     

钢水成分对钢的高温力学性能和CSP薄板坯表面纵裂的影响

从钢水成分影响钢的高温力学性能的角度,研究钢水成分对钢的高温力学性能和CSP薄板坯表面纵裂的影响.研究表明,钢在高温下的临界应力和临界应变是决定裂纹形成的内因,钢的高温塑性对CSP铸坯裂纹的形成起主要作用,添加提高钢的高温强度和塑性的化学元素对减轻表面纵裂的发生有利.     

AL6R01Z铝合金外壳粗加工开裂失效分析

针对铝合金外壳粗加工过程中产生的开裂问题，采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对外壳件开裂样品进行检测和分析。铝合金外壳精锻后，锻件表面显示出变形不均匀的锻造流线，锻件圆角部位的变形量最大，在精锻件样品表层存在弯曲变形的表面裂纹，推测为锻造折叠裂纹。铝合金外壳粗加工后，沿变形量最大的外壳圆角底部产生开裂，开裂件样品的表面裂纹扩展特征呈弯曲圆弧状，裂纹间隙存在纤维组织以及酸洗残留腐蚀凹坑，由此推测表面裂纹属于热加工锻造裂纹。并且，在裂纹尾部存在塑性不足造成的龙爪状挤压裂纹，表明样品表层存在温度偏低现象。能谱测试结果表明，裂纹间隙的氧含量高达23.35%,说明该表面裂纹经过高温氧化，进一步验证了表面裂纹是在锻造过程中产生的。分析得出造成铝合金外壳开裂的主要原因为：锻造过程中的锻件表层温度低、材料塑性不足，导致锻件表层与次表层变形不一致，从而在锻件变形量最大的圆角底部产生锻造折叠裂纹，而锻造过程的持续变形使得表面裂纹重新闭合，但由于粗加工过程中发生应力释放，导致表面裂纹再次张开。     

20钢热水管焊缝爆裂的失效分析

采用宏观形貌、金相组织和断口观察以及成分分析和力学性能测定等方法,分析了某20钢高温输水管爆裂的原因.结果表明,断裂失效发生在焊缝部位,焊缝组织存在明显蠕变现象,断口起裂处具有典型脆性断裂特征,裂纹内有腐蚀产物,属于典型应力腐蚀裂纹.裂纹扩展后期近外表面处具有蠕变疲劳裂纹特征.应力腐蚀裂纹是该热水管爆裂失效的主要原因.     

关于焊接应力应变问题的再探讨

由于认为焊缝存在加热过程和忽视熔化现象的存在,导致传统观点认为的焊缝存在压缩塑性应变的错误.传统观点尚不能解释液化裂纹出现于熔合线处和裂纹很短的现象,用作者给出的高温应变分布图可很好解释.消除焊接残余应力并不是一定要去除固有应变源,有时不去除固有应变源仍可消除残余应力.消除残余应力的过程实质上都是将残余弹性应变转变为塑性应变的过程.     

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 钢的高温力学性能是确定连铸工艺参数的重要依据。文章利用Gleeble1500试验机进行了集装箱板的高温热塑性试验,研究了集装箱板热塑性与温度的关系。通过绘制形变温度与断面收缩率的关系曲线,找出了该钢的低塑性温度区,即裂纹敏感点。运用扫描电镜对试样裂纹敏感点拉断后的断口形貌进行观察。随后,分析了相应钢在各温度区域的断裂机理,并讨论了铸坯质量与高温力学性能的关系。     

不锈钢及耐热耐蚀合金焊接热裂纹概述

概述了不锈钢及耐热耐蚀合金的几种焊接热裂纹,包括焊缝中的凝固裂纹、熔合线附近的液化裂纹和粗晶区的低塑性裂纹.综合各方面的试验结果得出,热裂纹的产生与材料因素和力学因素有关.材料因素包括凝固脆性温度区间、低塑性温度区间和材料的最低塑性值,力学因素包括应变速度、应变量及其叠加作用.     

脆—韧转变的模型化

众多结晶体在低温环境下呈现解理断裂，在高温环境下呈现塑性断裂。在过渡温区，解理断裂的应力随温度增加而增加，反映了屈服应力的下降以及裂纹尖端区塑性的相应增加。裂尖塑性可钝化裂纹并因塑性区中的压应力而屏蔽裂纹。本文简短评述了脆－韧转变模型。在该模型中，计算屏蔽效应的塑性区是由位错的产生、运动和相互作用形成的，这些位错匀在含裂尖的滑移面上运动，并且服从速度／应力／温度定律。对模型在实验结果中的应用也进行     

用高温拉伸试验评价HT690镍基合金焊条熔敷金属DDC敏感性

DDC(Ductility Dip cracking)是一种产生于奥氏体合金中的显微裂纹,其潜在危害性大.对四种HT690镍基合金焊条熔敷金属进行高温拉伸试验,得到高温塑性与温度的关系曲线,采用最低塑性值评价材料的DDC敏感性.最后,通过扫描电镜分析,得到了DDC裂纹的典型断口形貌.     

Cu-3Ag-0.5Zr合金的高温低周疲劳性能研究

研究了Cu-3%Ag-0.5%Zr合金在800K条件下的高温低周疲劳性能。对循环应力响应行为及循环应力-应变行为进行了分析,给出了Cu Ag Zr合金的疲劳参数,并根据试验数据拟合出了疲劳寿命曲线和方程。结果表明,Cu Ag Zr合金的位错密度较低,循环应力响应行为表现出循环软化特征,合金低周疲劳曲线方程为Δεt/2=0.003(2Nf)-0.1104+0.14(2Nf)-0.7792,合金具有较低的弹性应变幅和较低的过渡疲劳寿命,塑性对疲劳寿命起决定性作用。疲劳裂纹起源于试样表面,且存在有多个裂纹源,有大量微小孔洞存在,孔洞连接萌生裂纹,合金高温断裂方式为穿晶韧性断裂。     

钛及钛合金板材加工(下)

三、钛及钛合金板材加工工艺的加热参数及轧制工艺多数1.加热温度选择钛及钛合金是具有相变的稀有金属,板坯加热温度选择必须考虑高温β相区和低温α相区的工艺塑性,变形抗力及高温时有害气体污染所形成的吸气层对轧件表面塑性的影响.β相区的工艺塑性比α相区工艺塑性好,变形抗力低,但加热温度高使吸气层深度增加,在不均匀变形的作用下,表面会产生严重的裂纹,而且β相区抗氧化能力差,易使晶粒粗大,产品性能恶化的危险.因此,对薄板轧制加热温度不宜过高,对于不同牌号的钛合金板材应区别对待,合理选择.     

GH99镍基合金焊接热裂纹的动态过程研究

本文利用高温金相显微镜直接观察GH99镍基高温合金钨极氩弧焊焊缝和热影响区在1200℃和一定应力、应变条件下的组织变化和热裂纹的起始、扩展、断裂的动态过程,研究合金的化学成分、组织及所受应力、应变对焊接热裂纹(结晶裂纹和液化裂纹)的影响。研究结果表明,影响热裂纹的主要因素是合金的化学成分,尤其是Al、Ti含量及Al/Ti(含量)比值,应力和应变也有一定的影响。化学成分决定了合金的零塑性温度,零塑性温度较高的合金的热裂纹倾向小,低者热裂纹倾向大。