4Cr_2NiMoV模具钢热疲劳性能的研究

本文首次实验研究了新型热锻模具钢4Cr_2NiMoV 的热疲劳裂纹起始寿命及其规律.根据修正后的 Manson-Coffin 公式以及热应力引起的应变范围,导出一个新的描述热疲劳裂纹起始寿命的表达式,并用4Cr_2NiMoV 钢实验结果验证上述表达式是可行的.此外,本文还简要讨论了热疲劳裂纹扩展及断口形貌的特性.     

燃烧器喷嘴材料热疲劳性能和高温氧化性能研究

采用对比试验方法,通过热疲劳裂纹扩展速率和氧化增重试验,研究了燃煤锅炉燃烧器喷嘴常用的两种材料的热疲劳性能和高温氧化性能,结果表明,铬、锰、硅等元素含量高的新材料ZG40Cr26Ni4Mn3NRe的热疲劳性能和抗高温氧化性能均明显优于原燃烧器喷嘴材料ZG40Cr20Ni5.材料的抗热疲劳性能在很大程度上取决于材料的抗高温氧化性能,热疲劳裂纹在表面缺陷处最易出现,热循环过程中氧化膜的形成和破裂加剧了热疲劳裂纹的萌生和扩展.     

利用扫描电镜动态研究3Cr2W8V钢热疲劳裂纹的萌生

利用自制的Coffin型热疲劳载物台,对3Cr2W8V钢微型试样进行了扫描电镜中的动态热疲劳试验。拍摄了热疲劳裂纹的形核、成长、连接过程。对3Cr2W8V钢热疲劳裂纹的萌生机制进行了讨论。指出热疲劳裂纹优先于界面碳化物链处形核,并在滑移的促进下沿滑移线场最大切应力方向成长。     

Q345圆钢杆的疲劳破坏模型

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实,假定结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率是循环加载次数的单调递增幂函数,即双对数坐标系下结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率和循环加载次数为单调递增线性函数,积分后得到结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展长度和疲劳寿命间的函数表达式,导出结构钢圆杆的疲劳破坏模型.建议的结构钢圆杆的疲劳破坏模型表明,结构钢圆杆的疲劳寿命是名义最大应力、相对应力幅、初始裂纹位置和初始裂纹长度的复杂函数,不能简单化为仅是应力幅的函数.对Q345B圆钢杆进行了常幅循环应力疲劳试验,结果表明,Q345B圆钢杆的疲劳寿命随相对应力幅和名义最大应力的增加而降低.根据Q345B圆钢杆的疲劳试验结果,标定了其疲劳破坏模型参数,验证了建议的疲劳破坏模型精度.     

盐水泥浆中碳钢的腐蚀疲劳断裂

钻井液中钻具因受到各种作用应力,加上井下高温高压的腐蚀环境,使其易发生腐蚀疲劳断裂。为探讨钻具的断裂过程以期能找到有效的防护措施,实验室内建立了模拟试验装置。针对盐水泥浆中４５钢的腐蚀疲劳断裂行为,通过自制的旋转弯曲腐蚀疲劳试验机,模拟钻具的运转受力情况,研究了不同泥浆介质、应力、载荷频率和温度对４５钢腐蚀疲劳断裂行为的影响,并结合动态腐蚀试验和断口分析,讨论了各影响因素的作用。结果表明,盐水泥浆的ｐＨ值、Ｃｌ－含量等对４５钢的疲劳寿命有直接影响,腐蚀疲劳寿命与与局部腐蚀的程度大小有密切关系;随着加载频率的增大,４５钢的腐蚀疲劳寿命有较大提高;在１５～８０℃温度范围内,４５℃左右时４５钢的腐蚀疲劳寿命最短。     

破损舰体结构疲劳裂纹扩展试验研究

针对破损舰船的疲劳寿命问题,采用预制缺口的疲劳试样模拟破损舰体结构,利用液压伺服疲劳试验机对舰用疲劳试样进行了拉伸疲劳试验,研究了平板和加筋板预制缺口疲劳试样在拉伸疲劳载荷作用下的裂纹扩展规律,确定了不同疲劳应力幅值作用下疲劳试样裂纹开裂的临界疲劳次数,得出了裂纹长度、疲劳载荷循环次数和疲劳应力幅值之间的拟合关系式,并与高频疲劳试验进行了比较.试验结果对预报破损舰船在波浪中航行时的裂纹扩展情况有重要参考价值.     

提高退火炉用圆盘构件热疲劳寿命的研究

用有限元方法，对硅钢片卷材退火炉的圆盘构件进行了高温复杂交变热应力的分析，并对圆盘构件的裂纹扩展过程进行了计算机仿真，得到了温度-应力曲线和一组结构最优的圆盘构件的几何形状，从而提高了炉底板的使用寿命．     

评定模具钢热疲劳性能的Uddeholm法

本文试验设备主要由 GP10—CW5型高频感应加热装置、复合式感应圈、试样座,热疲劳温度循环自动控制器及冷却系统几部分组成。在循环加热、冷却条件下,试样表层承受着周期性的多维热应力,经一定循环次数后根据试样表层的龟裂网纹形貌对照标准图谱评定材料的抗热疲劳性能,具有操作方便、模拟性强的特点,适合于模具钢的热疲劳性能研究。     

在BWR环境中低合金钢和碳素钢的疲劳裂纹扩展特性

为探讨在BWR(Boiling Water Reactor)环境中,影响低合金钢A533B和碳素钢STS42疲劳裂纹扩展速度的因素,进行了大量实验研究,其结果如下:(1)两种钢材的疲劳裂纹扩展速度均受温度改变的影响;(2)纯水中溶氧浓度的改变仅对碳素钢的疲劳裂纹扩展速度产生影响;(3)循环频率的改变,特别是在低循环频率时,两种钢材的疲劳裂纹扩展速度均有明显加速的倾向.     

16Mn钢焊接件疲劳裂纹萌生与扩展机理研究

对16Mn钢对焊接头的焊缝及热影响区中疲劳裂纹的萌生与扩展机理进行了研究与讨论,结果发现：疲劳裂纹的萌生与扩展与铁素体组织有关,疲劳裂纹扩展阶段裂纹尖端附近为形成于铁素体晶粒内的位错胞及亚晶,在离裂纹尖端较远处为高密度的位错缠结。     

<Emphasis Type="Italic">In-situ</Emphasis> investigation on the fatigue crack propagation behavior in ferrite-pearlite and dual-phase ferrite-bainite low carbon steels

The purpose of this study was to describe the roles of microstructure types and grain boundary characteristics in fatigue crack propagation behavior in ferrite-pearlite steel and ferrite-bainite steel.The ferrite-bainite dual-phase steel was obtained by intermediate heat treatment conducted on ferrite-pearlite low carbon steel.This paper presents the results from investigation using constant stress-controlled fatigue tests with in-situ scanning electron microscopy(SEM),electron backscattering diffraction(EBSD) and fatigue fractography analysis.Microscopic images arrested by in-situ SEM showed that the second hard bainite phase distributed in the soft ferrite matrix had a significant effect on preventing the cracks opening compared with pearlite,and that the cracks in ferrite-bainite steel were "locked" in the second hard bainite phase while the crack propagation path in ferrite-pearlite steel was more tortuous.Moreover,the fatigue fracture surface analysis and the coincidence site lattice(CSL) obtained by EBSD indicated that low-CSL grain boundaries in ferrite-bainite steel distributed more uniformly,which has a more significant effect on the resistance of crack propagation.It was revealed that ferrite-bainite dual-phase microstructures could inhibit the fatigue crack propagation more effectively than ferrite-pearlite microstructures.     

由改善显微组织形态提高钢件疲劳寿命

本文探讨研究由改善显微组织形态提高调质高强度钢件疲劳寿命的可能性及相应的机理和途径。实验研究发现,通过改善显微组织到预想的状态,使调质高强度钢应力场强度因子范围门槛值稍有增高,疲劳裂纹扩展速率减低,疲劳寿命明显提高。分析认为,对疲劳寿命的提高是依据作者对改善调质高强度钢强韧化机理和途径的论点而合理设计热处理工艺,使这种钢晶粒显著细化,碳化物颗粒极为细小而均匀以及基体韧化的结果。这种组织形态具有阻碍疲劳裂纹扩展、减小应力集中和阻碍新裂纹的产生等作用,是提高疲劳寿命的重要原因。对改善调质态钢的强韧性和提高疲劳抗力的机理和途径作了分析探讨。     

热处理对H_(13)钢热疲劳性能影响的研究

利用自制的电阻炉加热、循环水冷却式试验机,采用板状试样项端裂纹测试法,对 H13钢进行了热疲劳试验,测试了每100次循环后的裂纹长度和显微硬度的变化.试验结果表明:锻造余热淬火加高温回火后的热疲劳性能优于锻造缓冷加球化退火;提高淬火温度有利于 H13钢热疲劳性能的提高.根据显微组织观察,从理论上解释了上述规律.     

钢结构桥梁疲劳2020年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是桥梁工程的重要发展方向。但工程实践表明,疲劳与断裂是导致结构服役性能降低甚至引发灾难性事故的关键因素,严重制约了钢结构桥梁发展应用。学者们从不同的角度对于钢结构桥梁疲劳问题进行了深入系统的研究,现聚焦于疲劳失效机理与抗力评估方法、抗疲劳设计与建造技术、环境因素及其疲劳抗力效应机制、疲劳裂纹识别与监测检测、疲劳开裂处置与性能强化等主要方面。对2020年度在相关领域所取得的最新研究进展进行总结,梳理亟待解决的关键问题以及下阶段的研究重点。结果表明,钢结构桥梁疲劳问题是学术界和工程界的研究热点,在对疲劳性能分析评估理论方法、抗疲劳设计和长寿命结构、抗疲劳建造技术、疲劳损伤监测与疲劳微裂纹检测识别、剩余疲劳寿命预测与疲劳性能强化进行研究的基础上,构建钢结构桥梁全寿命周期抗疲劳技术,是未来的研究重点和重要发展方向。     

低温环境下十字形非传力角焊缝接头的疲劳性能

为了研究低温环境下钢桥焊接细节的疲劳行为和性能,以典型的十字形非传力角焊缝接头为对象,开展室温和?60 °C下的高周常幅疲劳试验;基于三维裂纹扩展数值模拟,分析低温对该焊接细节疲劳裂纹扩展寿命的影响机理. 结果表明,该焊接细节的室温和?60 °C条件下试验S-N疲劳寿命未表现出显著区别,初始焊接缺陷裂纹会在细节焊趾处的多个位置同时扩展;由低温环境导致的钢材断裂韧性的降低不会对该焊接细节的疲劳寿命产生明显影响. 虽然低温会增强钢材抵抗疲劳裂纹扩展的能力,但是该焊接细节的疲劳寿命主要受焊接过程产生的多样化初始裂纹缺陷因素控制;建议采用考虑多裂纹耦合扩展的三维裂纹扩展数值模拟来更加精确地预测疲劳裂纹扩展寿命.     

Development of grain boundary allotriomorphic ferrite/granular bainite duplex steel

A new hot-rolled low alloy high strength steel with grain boundary allotriomorphic ferrite/granular bainite duplex micro-structure has been developed through novel microstructure and alloying designs without any noble metal elements such as nickel and molybdenum. Its as-rolled microstructure and mechanical properties, fatigue crack propagation behavior compared with single granular bainitic steel as well as continuous cooling transformation, were investigated in detail. The measured result of CCT (continuous cooling transformation) curve shows that such duplex microstructure can be easily obtained within a wide air-cooling rate range. More importantly, this duplex microstructure has much better combination of toughness and strength than the single granular bainite microstructure. It is found that the grain boundary allotriomorphic ferrite in this duplex microstructure can blunt the rni-crocrack tip, cause fatigue crack propagation route branching and curving, and thus it increases the resistance to fati     

两种汽轮机转子钢蠕变-疲劳裂纹扩展特性对比

研究了1Cr10Mo1W1Ni VNb N钢和30Cr1Mo1V钢的裂纹萌生时间与初始应力强度因子及保载时间之间的关系,比较了两种钢的蠕变、疲劳特性,讨论了线性损伤累积模型的实用性,并分析了蠕变-疲劳裂纹扩展行为与时间和循环的相关性.试验结果表明:拟合关联式满足精度要求,能够进行裂纹萌生时间寿命预测;线性损伤累积模型仅适用于保载时间比较短的蠕变-疲劳裂纹扩展试验,其裂纹扩展受控于循环条件.长保载时间的蠕变-疲劳交互作用比较明显,裂纹扩展受控于时间条件.     

Structures and Properties of High-Carbon High Speed Steel by RE-Mg-Ti Compound Modification

The effects of rare earths ( RE )-Mg-Ti compound modification on the structures and properties of high-carbon high speed steel ( HSS ) were researched. The impact toughness (ak), the fracture toughness (Klc)andt hreshold of fatigue crack growth (△Kth)are tested. The thermal fatigue test is done on a self-straining thermal fatigue tester, the wear test is done on a high temperature wear test machine. The results show that the matrix can be reftned by the RE-Mg-Ti compound modification, the euteetic carbides are inclined to spheroidicize and are distributed everdy, the morphology and distribution of eutectic carbides are improved by appropriate RE-Mg-Ti complex modification. After RE-Mg-Ti compound modification, a little effects can be found on the strength, hardness and red hardness, but the fractare toughness(Klc) and threshold of fatigue crack growth (△Kth) are improved in the meantime, the impact toughness (ak) is increased by over one time, and the rasistanee to thermal fatigue and wear resistanee at an elevated temperature are remarkably improved.     

钢结构桥梁疲劳2019年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质、高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是未来一段时期中国桥梁工程的重要发展方向。但由于服役环境、荷载条件和交通需求、结构体系和构造细节设计等诸多因素的影响,其疲劳问题突出,已成为制约钢结构桥梁可持续发展的世界性难题。作为桥梁工程的热点研究课题,学者们在钢结构桥梁疲劳领域进行了卓有成效的研究,现聚焦钢结构桥梁疲劳损伤演化与服役性能劣化机理、钢结构桥梁疲劳抗力评估与预测、钢结构桥梁疲劳裂纹监测与检测方法、疲劳开裂加固与维护技术等方面,对2019年度的研究进展和下阶段的研究重点进行扼要的梳理和总结。分析了钢结构桥梁疲劳关键问题研究方面的挑战,具体讨论了在钢结构桥梁疲劳失效机制、疲劳抗力评估新理论新方法、疲劳损伤智能监测与检测和疲劳开裂加固关键技术等方面开展深入研究的迫切需求和主要问题。     

钢纤维部分增强高强混凝土梁疲劳性能的试验研究

通过1根普通高强混凝土梁和3根钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,分析了疲劳荷载作用下钢纤维部分增强高强混凝土梁跨中挠度及裂缝宽度随循环次数增加的变化规律,探讨了钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁跨中挠度及裂缝宽度的影响.结果表明,在高强混凝土梁中部分掺加钢纤维能够有效地控制梁的刚度及限制裂缝的发展,疲劳抗裂性能及变形性能随着钢纤维混凝土层厚的增加而提高.