湿H2S环境下16MnR钢氢鼓泡的试验研究与数值模拟

采用宏观检查、光学显微镜和扫描电镜等试验方法对16MnR钢LPG球罐在湿硫化氢环境下发生的氢鼓泡进行了取样分析，结果表明，氢鼓泡的产生与钢中沿带状珠光体分布的长条型MnS夹杂物密切相关。采用有限元软件ABAQUS，开发了氢扩散的有限元计算程序和多裂纹扩展技术，对氢向MnS夹杂扩散聚集引起氢鼓泡的行为进行有限元模拟，得到了扩散氢浓度随时间的分布以及氢鼓泡形貌。MnS／基体界面处应力集中，在湿H2s环境中，氢向界面扩散聚集，产生巨大氢压，使材料发生塑性变形，产生氢鼓泡。带状MnS夹杂物的数量越多、夹杂物越长、氢浓度越高，材料产生氢鼓泡敏感性越大。     

大型饼类锻件锻造工艺方案的研制

由于多种因素影响，大型锻件用钢锭不可避免地存在着各种类型的夹杂物。对于外来夹杂物，尽可能采取有效措施防止其进入钢中。对于内生夹杂物，因其为钢的组成部分，虽然其数量、大小、形状、分布及组成等都可以得到改善，但不可能完全避免，从而导致了锻造过程中产生夹杂性裂纹缺陷的可能。     

45热轧圆钢顶锻开裂原因分析

对45热轧圆钢室温顶锻试验中出现的裂纹进行了研究,分析了表面缺陷、变形温度、变形量、显微组织、夹杂物等对顶锻开裂的影响.结果表明:引起室温顶锻开裂的直接原因是钢中存在大量脆性氧化铝和塑性硫化物非金属夹杂物,该夹杂物沿轧制方向不均匀分布,对拉伸性能影响不大,但对顶锻开裂有较大的影响,特别是当夹杂物处在变形鼓形区附近时;脆性夹杂物造成应力集中,塑性夹杂物形成空洞,使夹杂物和基体界面处容易形成裂纹源,进而在应力作用下不断扩展并最终开裂;原始片状珠光体组织及热轧后的热应力加剧了夹杂物开裂倾向.     

润滑油加氢装置冷高分腐蚀开裂分析

硫化氢(H2S-H2O)的腐蚀形态为钢材表面的电化学腐蚀导致均匀减薄,钢材表面的氢鼓泡、氢诱发裂纹及焊缝处的硫化物应力腐蚀开裂,低温湿硫化氢腐蚀开裂事故在海内外报告中层出不穷,本文重点分析了某润滑油加氢装置冷高分腐蚀开裂的机理和腐蚀的影响因素,最后提出防护措施,为设备继续使用提供参考.     

2.25CrMoV钢于夹杂物和晶界处开裂低周疲劳裂纹扩展的原位观测

对汽轮机转子用2.25CrMoV钢在真空常温条件下进行高应力低周疲劳试验,对试样中起源于夹杂物和晶界等典型缺陷处的裂纹扩展进行了原位连续观测,研究了典型缺陷对疲劳裂纹萌生和初期扩展的影响。结果表明:在高应力循环载荷作用下,夹杂物的形状和尺寸对疲劳裂纹的扩展无明显影响,夹杂物处萌生裂纹的扩展速率小于晶界处萌生裂纹的扩展速率;短裂纹群体效应和滑移线快速增殖的共同作用是导致试样疲劳破坏的主要原因。     

夹杂物尺寸及位置对51CrV4弹簧钢疲劳寿命的影响

用能谱仪、扫描电镜分析了51CrV4弹簧钢的疲劳断口,研究了夹杂物尺寸及位置对该钢疲劳寿命的影响规律。结果表明:51CrV4试验钢的疲劳强度为702.5MPa,在保证试样表面没有划痕和麻点的情况下,疲劳裂纹主要起裂于椭球状且塑性较低的复杂氧化铝夹杂;在夹杂物尺寸越大和距离表面越近的情况下,其疲劳寿命越低;在710MPa应力水平下近表面夹杂物的临界尺寸为5.47μm。     

显示及鉴别钢中非金属夹杂物的新方法

钢中非金属夹杂物,严重地影响钢的质量。因此,研究钢中非金属夹杂物,对控制产品质量是很重要的。而显示鉴别钢中非金属夹杂物又是研究钢中非金属夹杂物的前提。为此我们进行了(1)用电解抛光法显示钢中非金属夹杂物;(2)用硫化物薄膜沉淀法及硝酸银溶液处理法鉴别钢中硫化物夹杂的试验。     

氢对锆基块状非晶的影响

研究ZrTiNiCuBe块状非晶在充氢过程中氢致滞后断裂规律以及氢鼓泡的形核、长大及破裂过程.结果表明,当充氢电流i＜20mA/cm2时,不出现氢损伤(鼓泡及微裂纹),但在恒载荷条件下能发生氢致滞后断裂,其归一化门槛应力强度因子为KIH/KIC=0.63.当i≥20mA/cm2后,无载荷下充氢能产生氢损伤,恒载荷下发生滞后断裂时KIH/KIC从0.63降为0.26.氢鼓泡形成后,随着氢的继续进入,会发生不连续长大,即鼓泡的解理扩展,鼓泡内部压力下降从而止裂.当一定量原子氢进入后,它又能解理扩展,从而在鼓泡边缘局部解理断口上可以观察到止裂线.     

72A硬线钢丝拉拔裂纹的形成与扩展机制

通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察,分析了72A硬线钢丝拉拔裂纹形成与扩展机制。结果表明：钢丝在拉拔过程中于表面层状非索氏体和大尺寸非金属夹杂物处形成横向裂纹源,钢丝内部游离态铁素体和夹杂物的交互作用形成裂纹扩展通道。净化钢液,消除大尺寸非金属夹杂物;优化热轧工艺,消除游离态铁素体可避免拉拔断裂。     

铁、镍基高温合金疲劳断口特征分析

本文用金相表面观察及断口金相分析的方法得到铁镍基高温合金疲劳裂纹萌生在孪晶与基体界面、夹杂物(碳氮化钛)与基体界面以及表面或内部疏松夹渣等冶金缺陷上的实验证据。用扫描电镜及透射电镜观察了大量的这类合金高周、低周疲劳断口,特别对铸造镍基高温合金第一阶段断口进行了细致的观察,讨论了第一阶段疲劳断口的形成机制、性质,并总结了镍基合金第一阶段断口与体心立方金属解理断口的差别,依据一种铸造镍基合金不同应力、温度、试样形状等条件下疲劳断口的特征时影响第一阶段疲劳裂纹扩展的因素进行了分析。     

薄壁超高强度钢熔敷焊接导带裂纹成因分析及预防

采用新型熔敷焊接工艺方法在超高强度钢(D6AC)基体上进行导带熔敷焊接工艺试验研究。试验中分析其微观组织时发现导带(铜合金层)有显微裂纹存在,通过对钢基体、铜导带的化学成分、力学性能及加工过程等进行较系统的研究,铜合金层产生显微裂纹的原因是弹体热挤压过程中Fe S2或MoS2进入弹体表层或浅表层,焊接过程中大量S产生低熔点夹杂物,同时微缺陷加速扩大,形成焊接裂纹。采用加大表面切削量的方法,可有效避免裂纹产生。     

螺栓在H2S介质中的断裂失效原因分析

通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）和金相分析等方法对螺栓在H2S介质中的断裂失效原因进行了分析。发现硫化物应力腐蚀开裂（SSGC）和氢致开裂（HIC）是导致螺栓断裂的两个主要原因。加工表面的残余拉应力、钢中含有大量的MnS夹杂物、未充分回火的基本原则体组织以及过高的基体碍度等因素加速了裂纹源的形成和裂纹的扩展过程,并最终导致螺栓的断裂。     

HRB335/400钢筋混凝土用热轧带肋钢筋表面纵向裂纹成因分析

采用金相检验，扫描电镜及其能谱分析等方法对HRB335／400热轧带肋钢筋（以下简称螺纹钢筋）的表面纵向裂纹进行综合分析，发现产生表面纵向裂纹的主要原因是亚表层的夹杂物造成的，并讨论了不同类型夹杂物对钢筋纵向裂纹的影响，如果轧坯表层存在大量的轧制温度下难于变形（γ＜0．5）的夹杂物（如（Fe,Mn)O），由于月牙肋处的应力集中和变形集中，在高温轧制过程中，很容易在夹杂物聚集的表层产生表面纵向裂纹，如果轧坯表层存在一层高温易于变形（γ＞0．5）而低温不能与钢一起变形的夹杂物（如锰硅酸盐），那么高温轧制时这种夹杂物形成连续的带状，冷弯时由于夹杂物与钢不能协调变形，极易在月牙肋应力集中处形成表面纵向裂纹；如果轧坯表层夹杂物在高温和低温与钢的相对塑性相差都很大（如氧化铝等），则对高温和低温的表面纵向裂纹均有影响；γ值越低，这种情况出现的可能性就越大，另外，夹杂物（如硫化锰和锰硅酸盐）与钢的热膨胀系数不同对冷弯裂纹也有一定影响，在此基础上提出相应的改进措施。     

钢中硫化物球化处理提高其机械性能

由于冶金条件的限制,钢中或多或少存在一定非金属夹杂物,如硫化锰等。由于硫化物的可塑性较好,当钢经轧制等压力加工后,硫化锰沿加工方向被拉长,呈线条状分布,起着割裂基体的作用。断裂时,它充当裂纹源,引起裂纹扩张,韧性降低,特别是对横向冲击韧性的影响最大。近几年来,多采用高温球化退火工艺来改     

不同应力比下沉淀硬化不锈钢的超高周疲劳断裂机制

在100℃含氧量小于1mg·L~(-1)的饱和蒸汽环境中,对Custom 450沉淀硬化型不锈钢在三种应力比(-1,-0.6,0.1)下进行了轴向等幅力控制的超高周疲劳试验,观察了疲劳断口形貌并研究了其疲劳断裂机制。结果表明:试验钢的S-N曲线没有水平段,始终保持下降趋势,其疲劳极限消失;疲劳断口呈现从表面缺陷、内部夹杂物和内部结构不连续三个位置处形成裂纹源的起裂模式;随着应力比的提高,表面形成裂纹源的概率增大,内部形成裂纹源的概率降低。     

钢内孔洞在外载内压耦合作用下的力学行为研究

钢中氢的存在不但能导致其力学性能的下降,还会在钢内孔隙内部产生高强氢压作用。以往对于钢质零件孔隙缺陷的研究多集中于外载对孔洞的影响,而对于外载与内氢压耦合作用下孔隙的力学特征问题研究还鲜有涉及。基于氢压理论和气体状态方程建立了孔洞在内氢压和外载耦合作用下的有限元分析模型,研究了孔洞内氢压和孔洞形态对孔洞应力场和变形行为的影响,结果表明:孔洞内氢压对于孔洞的变形具有很强的阻碍作用,球形孔洞最容易萌生裂纹,与外载方向夹角30°的椭球孔洞最容易在垂直外载方向的平面与内表面的切点处产生裂纹,钢质零件内部孔洞存在氢压造成的应力集中严重降低了零件的使用强度。     

高速钢裂纹产生的原因(下)

二、原材料缺陷引起的淬火裂纹这里谈的原材料缺陷是指刀具热处理前存在的一切缺陷,包括钢厂来的冶金缺陷,锻造、设计、机械加工所造成的缺陷。 1.钢中的冶金缺陷和热加工造成的缺陷非金属夹杂物、疏松等缺陷使材料不致密。波兰A·Rutkowska做了非金属夹杂物对淬火裂纹源影响的试验后指出:非金属夹杂物强烈地破坏了钢的连续性,是产生淬火裂纹的起源。另外,缩孔、气孔是应力集中的一些缺口,热处理时容易由此开裂。钢内碳化物不均匀度过高和存在尖角状碳化     

夹杂物几何特征对拉伸过程中X80管线钢中裂纹萌生及扩展的影响

采用扫描电镜原位观察的方法,研究了在拉伸过程中X80管线钢中夹杂物的尺寸、形态对裂纹萌生与扩展的影响。结果表明:在拉伸过程中,夹杂物尺寸越大,夹杂物内萌生的裂纹数量越多,第1条裂纹萌生时的应力越小;夹杂物的形态和尺寸决定第1条裂纹的萌生位置;夹杂物的尺寸、形态对X80管线钢的拉伸强度无显著影响。     

12CrNi3A钢渗碳件表层鼓泡原因分析

本文对12CrNi3A 钢渗碳后空冷时表层鼓泡原因进行了分析,找出了鼓泡与特征条带组织的关系,分析了裂纹萌生和扩展的特点,分析了特征条带属组织形成的条件,提出了防止鼓泡产生的新工艺。     

钢中常见非金属夹杂物的生成及金相鉴定

减少钢中非金属夹杂物(沾污物)以提高钢的纯洁度是冶金工作者的重要任务之一。仅占万分之几的夹杂物却对钢质影响极大,它导致机械性能明显下降。为此,研究钢中非金属夹杂物的产生机理、金相法鉴定以及清除办法具有重要意义。