显微组织对中碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文试验研究了45 Cr 钢淬水,200℃回火态和40 MnB 钢淬水,200℃、500℃回火态的疲劳裂纹在第一、第二扩展阶段的扩展。试验结果表明,当疲劳裂纹处于第一扩展阶段时,两种钢在200℃回火态的疲劳裂纹主要是穿晶扩展,它们的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(△K_(th))基本相同。当疲劳裂纹进入第二扩展阶段后,晶界状态对疲劳裂纹扩展的影响明显起来。硼具有韧化200℃回火态组织晶界的作用,致使40MnB 钢的疲劳裂纹不优先沿晶界扩展。而45Cr 钢,疲劳裂纹优先沿高畸变能的晶界扩展,疲劳裂纹沿晶扩展速率加快,所以得到40 MnB 钢的da/dN<45Cr 钢的da/dN 的结果。当40MnB 钢500℃回火态的疲劳裂纹处于第一、第二扩展阶段时,均是穿晶扩展,断口上有明显疲劳条纹,裂纹扩展途径弯曲度大,从而使其在两个扩展阶段的da/dN 均低于两种钢200℃回火态的da/dN,△K_(th)值高于两种钢200℃回火态的△K_(th)值。     

回火温度对40Cr钢疲劳裂纹扩展的影响

本文采用三点弯曲压-压疲劳实验方法测量了40Cr钢不同温度回火后疲劳裂纹长度与循环周次的关系曲线。结果表明,低温回火后,40Cr钢在缺口处的起裂抗力高,一旦萌生了一定长度的疲劳裂纹,疲劳裂纹扩展速率明显高于高温回火和中温回火试样;随着回火温度的升高,40Cr钢在缺口处的起裂抗力减小,但疲劳裂纹扩展速率也减小。疲劳断口微观分析表面,在疲劳裂纹扩展初期,低温回火试样的疲劳断口表现出脆性疲劳纹特征,中温回火和高温回火试样主要是二次裂纹组成的疲劳纹,而且随着回火温度的升高,二次裂纹间距减小。在疲劳裂纹扩展中区和瞬断区,低温回火的疲劳断口主要为解理断裂和沿晶断裂特征,中温和高温回火的疲劳断口是以韧窝为主的韧性断裂特征。疲劳裂纹扩展机理的不同导致了疲劳裂纹扩展规律的变化。     

热处理工艺对GCr15钢疲劳裂纹萌生和扩展的影响

淬火、回火温度对GCr15钢疲劳行为的影响如下:经正常温度淬火后,疲劳裂纹萌生循环数Ni随硬度升高而增大;经高温淬火后,Ni显著降低,且随硬度升高而减小。疲劳裂纹扩展速率d_a/d_N随硬度升高而加快,随晶粒尺寸增大而加快。大晶粒高硬度的试样,裂纹主要沿原奥氏体晶界萌生及扩展;低硬度的试样裂纹均为穿晶扩展;随着硬度降低,疲劳断口的沿晶成分逐渐减少。附图10幅,表4个。     

加载频率对疲劳裂纹扩展速率的影响

我们在自制的共振式高频疲劳试验机和三点弯曲试样疲劳装置上测定了30Cr2MoV钢的疲劳裂纹扩展速率。试验是在10000周/分、980周/分、104周/分、11周/分、0.7周/分等五种加载频率下进行。本文在这项试验工作的基础上,探讨了加载频率对亚临界裂纹扩展速率的影响规律。对于30Cr2MoV钢,在中速扩展阶段,加载频率对亚临界裂纹扩展速率的影响表现为: da/dN=(2.78-0.447logf)×10~(-9)(△K)~(2.46)     

热处理参数对高碳钢低周疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高碳钢（1.0%C碳工钢;1.0%C,1.5%Cr轴承钢）经不同热处理后的疲劳裂纹扩展行为。试验结果表明：1.淬火温度、回火温度、疲劳裂纹扩展机制、二次碳化物尺寸、试样的淬硬深度等因素,均影响疲劳裂纹扩展速率da/dN。2.疲劳裂纹的扩展临界长度a c,仅受回火温度的影响。其它因素对a c值无可见的影响。3.高温淬火并低温回火后,疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展。     

热处理参数对高碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文研究高碳铜(1.0%C的碳工钢,1.0%C、1.5%Cr轴承钢)经不同温度热处理后的疲劳裂纹扩展行为。实验结果表明:1.淬火温度、回火温度、疲劳裂纹扩展机制、二次碳化物的尺寸、试样的淬硬深度等因素均影响疲劳裂纹扩展速率。2.疲劳裂纹的亚临界扩展长度a_c,仅受回火温度的影响。其它因素对a_c值无可见的影响。3、高温淬火并低温回火后,疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展。     

不同温度淬火对45钢疲劳裂纹扩展行为的影响

对不同温度(760,800,840℃)淬火+350℃回火处理的45钢进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了疲劳裂纹扩展速率曲线,研究了淬火温度对其疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:与840℃淬火(常规淬火)后的相比,760,800℃亚温淬火后试验钢组织中存在未溶铁素体,且800℃亚温淬火后的马氏体组织细小,韧性较好;试验钢的疲劳裂纹扩展速率曲线在裂纹稳定扩展阶段符合Paris公式,随着淬火温度的升高,裂纹扩展速率减小;疲劳断口分为裂纹低速扩展区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个区域,800℃亚温淬火后的低速扩展区相对平坦,稳定扩展区则比较粗糙,存在准解理形貌,瞬断区有明显的撕裂棱、剪切唇和韧窝形貌,高度差达到283.9μm左右,韧性断裂所占比例较大。     

冲击和非冲击疲劳载荷下裂纹扩展的研究

对几种典型材料分别进行了四点弯曲冲击和非冲击疲劳裂纹扩展试验。结果表明,相同ΔK条件下,冲击和非冲击疲劳裂纹扩展速率之间存在三种类型的关系,这三种类型的关系与材料在两种载荷制度作用下的微观断裂机制紧密相联,统一了过去在冲击和非冲击疲劳裂纹扩展对比试验中的矛盾结果。     

300M钢回火工艺对组织性能的影响

以特种车辆传动轴用300M钢材料为研究对象,通过调整回火温度,在200～350℃内以50℃为间隔调整回火温度分别进行一次回火和二次回火处理,对热处理后的试样进行金相组织、硬度、拉伸、冲击性能检测以及旋转弯曲疲劳试验,得出相应性能随热处理参数的变化规律,优选热处理工艺参数,为生产实践提供理论依据和数据支撑。     

P91钢管特殊性能试验研究

测试了P91大口径钢管以及其焊接头在三个不同温度 (室温、5 5 0℃、5 75℃ )下的低周疲劳、疲劳裂纹扩展速率和 5 5 0℃、5 75℃持久强度 ,以研究分析温度对其低周疲劳特性、疲劳裂纹扩展、持久强度的影响 ,并了解焊接头与母材之间的差异。结果表明 :P91钢管在高温下有较好的低周疲劳特性、抗裂纹扩展能力、抗裂性能、适当的持久强度 ,适宜用于高温工作。     

淬火温度对40Cr13塑料模具钢耐腐蚀性能的影响

对40Cr13塑料模具钢进行不同温度(960,1020,1080,1140℃)淬火处理,研究了淬火温度对该钢组织与硬度的影响,然后进行200℃的低温回火处理,通过浸泡试验与电化学测试研究了其耐腐蚀性能。结果表明:不同温度淬火后,试验钢组织均为淬火马氏体、碳化物与少量残余奥氏体;随着淬火温度的升高,组织变得粗大,碳化物减少,当淬火温度为1140℃时,组织中存在沿奥氏体晶界析出的网状碳化物;随着淬火温度的升高,试验钢的硬度先增加后减小。当淬火温度由960℃升高到1080℃,经回火后试验钢在FeCl₃溶液中的腐蚀速率减小,试验钢表面点蚀孔直径变小,数量增多,但深度变浅;试验钢在NaCl溶液中的自腐蚀电位增大,自腐蚀电流密度降低,腐蚀速率减小,腐蚀倾向降低;最佳淬火温度为1020℃,此时淬火马氏体组织较细小,硬度最大,回火后试验钢的耐腐蚀性能较好。     

22MnB5热变形行为研究及本构方程建立

以22MnB5为实验材料,在500~950℃范围内和应变速率为0.01s-1、0.1s-1、1s-1的实验条件下,采用热模拟机Gleeble-1500对硼钢进行热拉伸实验,研究了不同变形条件下硼钢的热流变行为;对拉断后的试样断面进行组织分析,阐述了不同变形条件下硼钢的组织对热流变行为变化的影响。研究表明：硼钢的热变形行为属于典型的动态回复型,其流动应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大,且温度对流动应力的影响更显著;在500℃、应变速率0.01s-1的条件下,硼钢高温下的热力学行为与上述规律有所差别,其流变应力高于高应变速率下的流变应力。最后根据高温拉伸实验所得数据,构建了22MnB5热变形的本构方程,以此来描述硼钢高温下的热流变行为。     

淬火分配工艺对60Si2Mn弹簧钢显微组织和力学性能的影响

对60Si2Mn弹簧钢进行了不同淬火温度(140,160,180℃)的淬火分配(Q&P)处理,研究Q&P处理后该钢的显微组织和力学性能,并与传统淬火+回火(Q&T)工艺处理后的进行对比.结果表明:经Q&P处理后,60Si2Mn弹簧钢的显微组织均为残余奥氏体和马氏体,残余奥氏体的体积分数均大于12％,而经Q&T处理后的显...     

回火温度对35CrMo钢应力腐蚀性能的影响

研究了不同回火温度对35CrMo钢组织的影响,并在空气坏境、3.5%NaCl溶液和稀硫酸溶液中对35CrMo钢进行开缺口和未开缺口慢应变应力腐蚀试验。结果表明:在酸液中的35CrMo钢的力学性能下降最为剧烈;具有应力集中缺口的试样受腐蚀溶液影响大于未开缺口试样。淬火后在550℃回火40 min的试样在腐蚀介质中能承受的载荷相比其他工艺试样大,而在600℃回火的试样在腐蚀介质中持续的时间更长。     

高铬铸铁耐磨球热处理工艺研究

研究了一种添加微量合金元素Mo、V、Nb的高铬铸铁耐磨球的热处理工艺。采用在980℃淬火、400℃和600℃回火的热处理工艺。通过显微组织分析可知淬火后基体组织为淬火马氏体,400℃回火后基体组织为回火托氏体,600℃回火后基体组织为回火索氏体。经硬度分析和耐磨性分析可知：仅淬火处理时试样硬度为65HRC,磨损量也最小;400℃回火后硬度下降为62.8HRC,磨损量比淬火态增加18.2%;600℃回火后硬度下降为57.6HRC,磨损量比淬火态增加30.3%。结合磨球实际应用状态最佳热处理工艺应采用980℃淬火、400℃回火。     

发动机排气阀温度场试验方法和结果

通过试验得到45Cr9Si3材料回火温度和硬度对应曲线,通过排气阀温度场试验,可以确定排气阀在实际工作中的最高温度以及排气阀各部分工作温度分布情况。为制造排气阀选用正确材料和排气阀的研发、设计提供数据参考。     

耦合温度效应晶体塑性的TWIP钢变形行为研究

为探究TWIP钢高温条件下的塑性变形机理,建立了耦合温度效应的晶体塑性本构模型,考虑温度对TWIP钢滑移和孪生的影响,提出了耦合温度效应的流动法则和硬化法则。结合在500 ℃和750 ℃条件下的原位SEM高温拉伸试验,建立了描述TWIP钢热变形过程的晶体塑性有限元模型。模拟获得不同温度条件下的应力应变曲线、应变硬化率和孪晶体积分数与试验结果相吻合,验证了该模型的正确性。进而,基于所建立的模型研究了温度对TWIP钢塑性变形过程滑移、孪生演化及应变硬化过程的影响规律,结果表明：滑移阻力、孪生阻力和应变硬化率随温度的升高呈不均匀降低的趋势,且断后伸长率呈现降低的趋势,由25 ℃时53.4%降低至750 ℃时16.5%。同时,随温度升高,孪生受到抑制,但滑移受温度的影响较小,表现为滑移主导的塑性变形机制。     

厚壁复合钢板锥体热成形后冷却速度对组织和性能的影响

Q345R＋022Cr19Ni10（94＋4）复合钢板锥体在1030℃加热成形,950℃终止成形后覆层喷水,基层空冷,其基层力学性能试验-20℃冲击韧性不合格,金相检查为网状分布的多边形铁素体＋岛状组织和少量珠光体,晶粒度为9级。重新加热至成形温度浸水冷却,并在700℃回火,获得回火贝氏体组织,结果冲击韧性大幅提高,满足标准和设计要求。     

Ⅰ、Ⅱ型及复合型裂纹动态应力强度因子的有限元分析

对含有预制裂纹的中心穿透裂纹板和三点弯曲试样在动态载荷作用下进行了有限元模拟。前者裂纹面与载荷作用方向的夹角取15°~90°之间的6种情况,后者按纯Ⅰ型和纯Ⅱ型两种方式进行加载。得到了Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子的时间历程,并研究不同裂纹角对动态复合比的影响。结果表明:中心穿透裂纹板试样在15°和90°两种情况下KⅡ(t)和KⅠ(t)分别占主导成分;45°时KⅠ(t)和KⅡ(t)基本相同;随着裂纹面与载荷夹角的增加KⅠ(t)呈增加趋势而KⅡ(t)呈先增加后减小趋势。三点弯曲试样按纯Ⅰ型加载时KⅡ(t)基本为零,按纯Ⅱ型加载时KⅠ(t)幅值随时间而增加。     

钢的回火与强度塑性的配合

淬火后回火是最常用的热处理工艺之一。然而,钢的强度与塑性常常随回火温度——时间参量的发言改变而向相反的方向变化。必须指出,这些强度与塑性值通常是由光滑试样单向拉力试验得来的,一个机械零件的实际承载能力或寿命往往既不单纯取决于材料的强度,也不单纯取决于塑性,而是根据服役条件决定于两者的合理配合。本文提供了几种结构钢淬火成为金属马氏体后回火对某些机械性能参量影响的研究结果。这些参量更接近于表征一些典型钢种的实际承载能力或服役寿命。它们包括：一次加载时的失效抗力：带有不同应力集中直至一个实际裂纹的极限拉伸强度,缺口敏感度,断裂韧性和冲击韧性。循环加载下的失效抗力：光滑与缺口试样的疲劳极限,过载持久寿命,重复冲击持久寿命,裂纹产生的应力循环次数及裂纹扩展速率。试验结果表明,几乎所有这些参量均在一定的回火温度下出现高峰、低谷或饱和拐点,它们反映了给定材料的强度与塑性之间的一种适当的配合关系,当服役条件改变时这些转折回火温度则向一定的方向转移,要求新的配合。从而为选择回火温度提供一些依据。通过回火转变的高压电镜薄膜透射研究,显示了不同回火温度下所发生的组织变化,为这些表征参量的变化提供了部分内在的联系数。