10CrNi3MoV船体结构钢均匀性分析

研究了10CrNi3MoV船体结构钢多个位置的厚度中心拉伸及冲击性能。试验结果表明,在钢板宽度方向上,钢板中心位置的强度与两侧差异明显,钢板的冲击韧性波动较大;在钢板长度方向的强度和韧性均匀性较好。钢板宽度四分之一和中心处的明显偏析和长条形的Al2O3杂质影响了钢的性能均匀性。     

连铸连轧10CrNiCu钢板厚度方向元素分布特征分析

采用激光原位分析技术,研究了连铸连轧10CrNiCu钢板中各元素在板厚方向的分布,结果表明:C在钢板下表面含量高,上表面含量低;P、S偏析微区弥散分布;Mn、Ni、Cr、Si基本沿板厚中心对称分布,为中心正偏析,Cu的分布最均匀。元素的偏析度基本与原子半径大小成反比关系,C的偏析度最大,P、S、Si偏析度居中,Mn、Cr、Ni、Cu的偏析度较小。     

X90钢级管线钢预精焊接头的性能研究

为综合研究X90管线钢的焊接性,选用国内某钢厂轧制的X90管线钢卷板,利用预精焊工艺制备试验钢管4根,采用金相分析、扫描电镜(SEM)断口分析、夏比V型缺口冲击试验、拉伸、弯曲、硬度等试验,研究了焊接接头各个区域的组织和性能.试验结果表明:内外焊缝区组织均为针状铁素体,热影响区(HAZ)粗晶区晶粒粗化严重,主要组织为粒状贝氏体和贝氏体铁素体,在原奥氏体晶界和贝氏体板条内部存在块状或条状的(马氏体-奥氏体)M-A组元;HAZ冲击功离散性较大,出现了单值较低(45 J)的试样,SEM断口分析呈现典型的解理断裂特征;焊接接头抗拉强度805~815 MPa,断裂位置均在HAZ;焊接接头反弯试样易在HAZ出现裂纹和脆断现象;HAZ硬度在220~250 HV之间,较母材下降30 HV左右.HAZ是X90预精焊钢管焊接接头的薄弱环节,为提高X90管线钢的焊接稳定性,应重点研究精焊内外热循环双热影响亚区的组织转变和脆化机理.     

桥梁用大展宽比薄规格钢板的低温冲击性能不合格原因

采用化学成分分析、断口分析、金相检验、夹杂物分析等方法，研究了桥梁用大展宽比薄规格钢板低温冲击性能不合格的原因。结果表明：铸坯中心偏析，轧后冷却时产生了马氏体，且钢中存在粗大的MnS夹杂物，导致钢板的低温冲击性能不合格。提高钢板低温冲击性能的方法包括，在炼钢过程中，降低C、Mn、P、S等元素的含量、降低钢水过热度、在凝固末端采用强冷技术等；在轧钢过程中，提高加热温度、延长加热时间、优化道次压下量分配、降低终轧温度等。     

连铸坯偏析对钢板氢致开裂的影响

按照YB/T 4003-1997《连铸钢板坯低倍组织缺陷评级图》对连铸坯进行了宏观低倍检验,并利用OPA-100型原位分析仪对连铸坯偏析进行了定量检测,然后按照NACE 0284-2003《管道、压力容器抗氢致开裂钢性能评价的试验方法》对经热机械控制工艺(TMCP)轧制成的钢板取样进行氢致开裂(HIC)腐蚀试验。结果表明:连铸坯中心偏析是钢板发生HIC的主要原因,偏析元素主要有硫、磷、碳、锰等;通过合理的成分设计和工艺控制,实现了连铸坯偏析的良好控制,所生产的连铸坯可满足抗HIC管线钢工业生产需求。     

连铸10CrNi3MoV钢裂纹尖端张开位移(CTOD)试验研究

对电炉模铸及不同批转炉连铸 10CrNi3MoV钢进行了CTOD试验研究 ,并探讨了CTOD特征值与钢板中心偏析关系。结果表明 ,模铸钢板抵抗裂纹早期扩展的能力高于连铸板 ,但连铸板抵抗裂纹失稳扩展能力并不低于模铸板 ;钢板中心偏析使CTOD特征值降低 ;控制碳含量在较低水平 ,或碳含量达上限 (0 .11%C)时采取减轻偏析的有效措施 ,可使连铸 10CrNi3MoV钢具有较高的断裂韧性     

钢结构厚板的冲击韧性研究

随着钢材在我国大跨度桥梁工程中广泛应用,钢材板厚也日益增加。对于厚板钢材,厚度增大使钢板的应力应变状态发生变化,中心偏析现象严重,更容易降低钢板厚度方向的韧性,且在低温环境下,这种现象表现尤为突出。而现行相关规范缺乏对厚钢板冲击试验规定。根据厚板低温冲击韧性试验数据,对钢板厚度变化对冲击韧性影响进行了探讨,并且利用Boltzmann函数对试验结果进行拟合,为钢结构厚板工程中冲击韧性取值提供参考作用。     

残留物对冷轧汽车板耐蚀性能的影响

为了研究轧制过程中冷轧汽车板表面残留物的影响因素,及其对钢板表面耐蚀性能的影响,运用扫描电化学极化曲线对不同表面状态冷板的腐蚀行为进行了对比研究,并运用室内模拟腐蚀实验对钢板不同位置的工间防锈性能进行了评价。结果表明钢板表面残油量越多,残铁量越少,其表面腐蚀电流密度越小,耐蚀性能越好,这与残油所具有的物理屏蔽作用有关。与轧制参数差异带来的影响相比,轧制油的种类是影响钢板表面残留物的关键因素,进而影响钢板的防锈性能。工间防锈实验结果表明,钢板表面不同位置存在明显的电化学状态不均匀性,但所有位置试样在存储期的前3天内均可保持较好的耐蚀状态。相对来说,中间位置试样的平均锈蚀度最小,腐蚀电流密度最小,可见中间位置的残油较多、分布较均匀,阻碍了锈蚀的发生。     

变形IN718合金冲击断口表面纳米化现象及机制

发现在IN718合金冲击试样断口表面上存在一层极薄的无位错纳米晶层，晶粒尺寸约为20-30nm．在冲击断裂过程中，塑性变形主要集中在裂纹尖端附近的微小区域内．随着裂纹的扩展，沿断口表面形成一极薄的高度塑性变形层，可能是不同方向的位错将其分割成极小的区域．断口表层原子位置的重组释放出高密度的热流导致严重塑性变形层瞬间升温，引发再结晶和纳米晶组织的形成．分析表明，高度塑性变形层愈宽，吸收的冲击功愈多，冲击性能愈好．IN718合金的成分偏析降低高度塑性变形层的宽度和冲击性能．快速加载的冲击性能可能比拉伸等性能对成分偏析更加敏感．     

热镀锌钢板表面润滑处理及其摩擦特性

模具与冲压件间的摩擦磨损性能极大地影响冲压件的质量。为了提高汽车用热镀锌钢板的冲压成形性能,采用含多种无机离子的润滑剂对热镀锌钢板表面进行润滑处理。通过摩擦因数测量和拉深试验方法分别研究了热镀锌钢板的表面摩擦特性与冲压成形性能。结果表明:经无机润滑处理的热镀锌钢板表面摩擦因数明显降低、具有良好的表面润滑性能与稳定的摩擦特性;拉深试验时其最大拉深力下降、最大拉深杯体高度增大,即钢板的冲压成形性能得到了提高。     

Q345B中厚钢板分层缺陷的形成原因

Q345B中厚钢板在拉伸试验后断口出现分层现象，选择分层缺陷严重的部位，采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等对其显微组织、缺陷形态和微区成分进行了分析。结果表明：Q345B钢板拉伸试样分层的主要原因是元素偏析；连铸时，硫、锰、铌和钛等元素在钢带心部偏析形成了硫化锰、碳化铌和碳化钛等夹杂物；轧制过程中，这些夹杂物使心部组织变形成条状或带状组织，从而引起了钢板的分层。     

60mm厚Q420qE钢板探伤不合原因分析

利用金相显微镜、扫描电镜和电子探针波谱仪对探伤不合试样进行显微分析。结果表明：在钢板中心有肉眼可见的裂纹,裂纹附近有硫化物夹杂、氮化铌、氮化钛未溶相;引起探伤不合的主要原因是在板厚中心部位的有粗大的强贝氏体偏析条带,裂纹位于偏析条带上,强贝氏体偏析条带主要是P、s、Mn、Nb、Ti元素的偏析;且在裂纹附近观察到硫化物和氮化物夹杂。根据检测结果,对钢板生产工艺提出改进措施,避免同类质量问题在今后生产中在出现。     

AH36高强度船板拉伸试样断口分离原因分析

宝钢在生产A36船板钢的过程中,个别拉伸试样产生了断口分离现象。本文结合A36船板钢的冶炼和轧制实际情况,对分离严重部位进行了理化检验,分析结果表明：中心偏析和明显的带状组织是造成拉伸断口分离的根本原因。本文对此提出了相应的改进措施,以减少此类缺陷的产生。     

Q235B钢热轧板带孔洞及边裂缺陷成因分析

采用宏观分析、化学成分分析、金相检验以及能谱分析等方法,对某钢铁公司生产的Q235B钢热轧板带中部孔洞和边裂缺陷的成因进行了分析。结果表明：该类热轧钢板的中部孔洞和边裂缺陷是由于连铸工艺出现异常,造成连铸板坯边部产生表层气孔以及中部产生较严重的硫偏析,从而使钢板中部生成了大量的条带状硫化物,特别是低熔点FeS的生成导致了中部孔洞缺陷的产生;而连铸板坯边部的表层气孔在轧制过程中导致了边裂缺陷的产生。     

多次水下爆炸钢制圆板应变与挠度增长规律分析

在海上战争中,水面舰艇以及潜艇可能会受到多枚水中兵器的攻击,产生的累计损伤问题影响着水面舰艇以及潜艇的持续作战能力和生命力。对膨胀直径为390 mm,厚度为5 mm空气背衬钢制圆板,在50 g药量下,进行持续多次水下爆炸加载试验,对板中心应变、挠度以及厚度减薄率进行测量,试验结果分析表明:第一次爆炸加载时,局部空化使钢板产生的应变是冲击波加载的1倍,当钢板被炸弯后,再次爆炸加载局部空化的二次加载现象不明显。此外,气泡脉动及气泡射流会使钢板发生明显的弹性应变,应变值是初始冲击波作用的10%。对中心挠度和厚度减薄率的数据分析发现,钢板厚度减薄率是随着中心挠度呈线性增加的。该研究对舰船持续作战能力及生命力的评估提供了一定的试验支撑。     

Fatigue life prediction of corrosion-damaged high-strength steel using an equivalent stress riser (ESR) model: Part I: Test development and results

The fatigue life of metallic aircraft structural components can be significantly reduced by environmentally induced corrosion. As part of a NAVAIR High Strength Steel Corrosion–Fatigue Assessment Program, methods were studied to predict the impact that corrosion-induced surface roughness has on the fatigue life of high-strength steel aircraft components. In order to adequately capture the corrosion damage features that cause fatigue cracking, a representative set of well-characterized corrosion–fatigue test results were generated to be used for model development. The test specimens fabricated for this program consisted of bare, unnotched AF1410 steel flat plates with a 25.4 mm diameter corrosion patch on one side. Two sets of test specimens were fabricated and tested, with one set abrasive blasted after heat treatment, and the other set hand polished after heat treatment. A method of growing corrosion in the laboratory was developed that consisted of filter paper soaked in a 3.5% NaCl solution and placed at the center of the test plate gage section, with a voltage applied across the filter paper to accelerate corrosion growth. High-resolution 3D surface topography data was collected from the corroded region on each test plate prior to fatigue testing using a commercial white-light interference microscope. Constant-amplitude fatigue tests were performed on corroded and uncorroded test plates at several different stress levels, for three different corrosion exposure levels. Post-test fractographic analysis of the corroded specimens indicate that all of the critical cracks originated from small corrosion notches on the order of 10–200 μm in width, 10–120 μm in height and 2–100 μm in depth. These notches were not considered to be pits in that the depth dimension was less than the surface dimensions. The repeatability of the fatigue initiating mechanism for corrosion damaged surfaces in this material indicates that it should be possible to develop a single modeling approach that reasonably captures the effects of corrosion notches in reducing fatigue life.     

3D analyses of the effect of weld orientation in Charpy specimens

Three dimensional transient analyses of Charpy impact specimens are carried out. The material response is characterized by an elastic-viscoplastic constitutive relation for a porous plastic solid, with adiabatic heating due to plastic dissipation and the resulting thermal softening accounted for. The onset of cleavage is taken to occur when the average of the maximum principal stress over a specified volume attains a critical value. The weld analyzed here is overmatched, so that the yield strength for the weld is larger than that of the base material. Analyses are carried out for specimens where the notch is cut parallel to the surface of the test piece, as well as more complex geometries where the notched surface of the specimen is rotated relative to the surface of the test piece. It is found that even for a homogeneous material the brittle-ductile transition can be much affected by three dimensional effects; for example, curvature of the deformed free surface gives rise to a stress increase that promotes cleavage. Furthermore, for the rotated specimens the weld geometry relative to the notched specimen surface is so complex that only a full 3D analysis is able to account for the interaction of failure in the weld material, base material and heat affected zone (HAZ). For these rotated specimens the location where the notch crosses the thin layer of HAZ, i.e. whether this location is near the center of the specimen or near the free specimen edge, makes a large difference in the response.