NiCrMoV型转子钢焊接接头组织与高周疲劳性能研究

采用应力比R=-1的拉压高周疲劳实验,研究了汽轮机焊接模拟转子试样的高周疲劳裂纹的萌生与扩展过程,并通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）观察与分析了疲劳断口的形貌特征和微区成分。结果表明:疲劳裂纹常在夹杂物和气孔等缺陷处萌生,进而以此为裂纹源,逐渐发生扩展,直至材料最终断裂失效。对于30Cr2Ni4MoV转子钢,夹杂物性质主要为氧化物（如CaO、SiO₂、Al₂O₃和MgO等）,因此应严格控制钢中O、Al、Si、Mg、Ca等元素的含量。     

显微组织对TB17钛合金高周疲劳性能的影响

对比研究了TB17钛合金3种典型组织形态(双态组织、网篮组织和片层组织)对其高周疲劳性能的影响,并分析了高周疲劳断口形貌。结果表明：双态组织特征的TB17钛合金具有最高的强塑性匹配水平,但其疲劳寿命与应力呈双线性关系,疲劳性能并不稳定;网篮组织的强塑性稍差,但具有最高的疲劳强度和疲劳比;片层组织的疲劳强度比网篮组织略低,但其疲劳比和拉伸塑性最差。高周疲劳加载应力处于低应力状态时,疲劳裂纹倾向于试样内部、单源萌生,而处于高应力状态时,疲劳裂纹倾向于试样表面、多源萌生。网篮组织存在更多的二次裂纹,且疲劳条带更为清晰密集,裂纹扩展路径更曲折,在扩展时消耗的能量更多。     

Q&P钢电阻点焊工艺和搭接接头疲劳性能试验研究

采用工频交流伺服焊枪进行QP钢的电阻点焊,探讨了焊接电流、焊接时间及电极压力对点焊接头熔核直径和拉剪强度的影响规律,并对焊接接头的显微组织和显微硬度进行了分析;采用液压伺服疲劳试验机对不同熔核直径的QP钢点焊接头进行了拉剪疲劳试验,获得了焊点的载荷寿命曲线,分析了焊点的裂纹扩展及失效形式。结果表明,接头熔核直径和拉剪强度随焊接工艺参数改变呈规律性变化,存在最佳值;熔核区组织为板条状马氏体;熔核直径对焊接接头的疲劳性能有影响但影响不大。     

Q345桥梁钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳振动技术研究了桥梁钢Q345qC的母材和圆形对接焊接接头试件的高周与超高周疲劳性能.试验发现,在105～109循环周次内焊接接头的疲劳性能远低于母材,且无论是母材还是焊接接头其S-N曲线都是呈连续下降趋势.当母材服役超过107周次,焊接接头服役超过5×106周次以后,试件仍然发生疲劳断裂.结果表明,焊接接头...     

S355J2W钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W低合金钢是高速列车转向架构架所用材料之一。针对国产S355J2W低合金钢焊接接头,通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相和扫描电镜等试验方法研究其力学性能和显微组织。结果表明:采用JM55-Ⅱ焊丝对S355J2W钢进行焊接,焊接接头具有良好的力学性能,其制定的焊接工艺切实可行。     

T92钢焊接接头的组织与性能研究

通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验和断口扫描与组织观察,研究了T92钢焊接接头的组织和性能.结果表明,接头的强度高于母材,焊缝金属的硬度高、韧性低,接头的组织特征决定了冲击试样的断裂形态,粗大的奥氏体柱状晶是导致焊缝韧性显著降低的主要因素.因此,改善焊缝金属的结晶条件,有利于提高焊缝金属的韧性.     

热处理对TA15钛合金高周疲劳性能的影响

以不同热加工工艺获得的TA15合金d18 mm规格棒材为例,研究氧含量的变化和热处理制度以及初生α相对其高周疲劳强度的影响。结果表明:热处理制度和氧含量的变化对TA15合金高周疲劳性能的影响不大,初生α相对高周疲劳性能的影响显著,当初生α相的含量由15%～20%提高到33%～40%时,疲劳强度可以提高25%左右。     

稀土元素对AZ91D压铸镁合金高周疲劳性能的影响

研究了稀土元素对AZ91D压铸镁合金高周疲劳性能的影响,并对疲劳断口的组织形貌进行了分析。结果表明,合金中加入适量的稀土,其组织得到明显细化,室温屈服强度和抗拉强度有不同程度提高。但随着稀土添加量的增多,Al11Ce3相增多、增粗并割裂组织;同时,β-Mg17Al12相减少,降低了合金的强度和塑性;在应力比R=0．1,循环基数为10^7的条件下,疲劳极限随着稀土的添加而升高,但当稀土添加量进一步增大时,疲劳性能又呈下降趋势。扫描电镜分析结果显示添加稀土的镁合金疲劳断口呈现出准解理断裂特征。     

重力铸造镁合金AZ91高周疲劳性能研究

研究了重力铸造镁合金AZ91在应力比R=0.1条件下的高周疲劳性能。显微组织观察表明,AZ91合金中主要存在-αMg基体和-βMg17Al12两种相。力学性能测试表明,在室温条件下,AZ91合金的抗拉强度、伸长率、硬度和条件疲劳强度分别为128 MPa、2.3%、HB 63和58 MPa。疲劳断口SEM形貌分析表明,可以观察到疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区三个区域,断口上有较多的撕裂棱,同时也可以看到韧窝的存在,表现为准解理和韧性断裂的混合特征。     

高强度桥梁钢焊接接头疲劳性能的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢焊接接头测定了应力比R>0条件下的应力.循环次数(S-N)曲线,并对疲劳断口进行观察.系统分析疲劳裂纹的形成、扩展以及瞬断过程.结果表明,高强度桥梁钢焊接接头在R>O条件下的疲劳极限为470 MPa,稍低于焊接接头的屈服强度,应力幅σ与循环次数,N的关系为lgN=36.9-13.743 81gσ;在较高应力幅下的疲劳裂纹起源于试样表面的某种缺陷,在较低加载应力幅下的疲劳裂纹起源于大尺寸的夹杂物;疲劳扩展区断口微观形貌为疲劳辉纹和微坑,在微坑中可以观察到第二相粒子,局部区域可以观察到二次裂纹;瞬断区断口形貌具有典型的韧窝特征.     

一种高钒中碳非调质钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳试验探索了一种高钒(0.28%)中碳铁素体+珠光体型锻态非调质钢37MnSiVS的高周疲劳性能,并与传统低钒(0.12%)非调质钢38MnVS进行了对比。结果表明,37MnSiVS钢的疲劳极限及疲劳极限与抗拉强度的比值均明显高于38MnVS钢及调质钢40Cr,分别为562 MPa和0.614。增加钢中V,所形成的大量细小弥散V(C,N)质点与铁素体间具有特定的位向关系,有显著的析出强化和组织细化作用,使37MnSiVS钢微观组织均匀细小,铁素体硬度明显增加,珠光体与铁素体的显微硬度比减小,从而呈现出十分优异的高周疲劳性能。     

锻造用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能

利用旋转弯曲疲劳试验方法研究了新开发的一种锻造用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能,并与典型的钒微合金化的铁素体-珠光体型非调质钢F38MnVS和调质钢40Cr进行了对比。结果表明,开发的贝氏体型非调质钢具有细小均匀的粒状贝氏体组织,在锻态的疲劳极限比达到了调质钢40Cr水平,但在正火后的疲劳性能有所降低。与同样钒微合金化的铁素体＋珠光体钢F38MnVS相比,具有粒状贝氏体组织的试验钢的疲劳极限比较低。对疲劳断口的分析表明,贝氏体钢的疲劳裂纹均起源于试样的基本表面,疲劳裂纹以准解理机制扩展。进一步裂纹扩展速率试验表明,贝氏体钢的疲劳裂纹扩展速率da/dN明显低于铁素体＋珠光体型非调质钢F38MnVS。     

S355钢焊接温度场和应力场有限元分析

S355钢作为低合金钢,在焊接过程中会伴随着固态相变现象.在考虑S355钢的固态相变效应基础上,建立了焊接过程的热弹塑性有限元模型.通过引入相变转变模型、相变塑性和相变体积模型,计算获得焊后组织分布云图,并分析了焊缝和热影响区典型节点的组织演变规律.结果表明,与不考虑固态相变效应相比,紧邻焊缝两侧的热影响区的Mises...     

Microstructure and fatigue properties of friction stir welded high-strength steel plates

The weldability of high-strength steels (HSSs) is limited by their loss of strength, toughness and fatigue properties. In demanding applications, the fatigue properties of welds are among the strictest requirements. This paper presents a weldability analysis focusing on the microstructure and fatigue properties of 6?mm thick S690 and S355 HSS plates joined by friction stir welding. Their fatigue properties are compared to design recommendations and to fatigue properties obtained with other welding techniques. Results show that the high-quality friction stir welded steel joints outperform high-quality arc welds and FAT80 design recommendations. The fatigue strength of the friction stir welded joints is increased with material yield strength. The mechanisms governing crack initiation at different maximum stress levels are discussed.     

激光选区熔化AlSi10Mg合金的高周疲劳性能和断裂行为（英文）

研究激光选区熔化(SLM)AlSi10Mg合金的疲劳性能和断裂行为。在脉动拉伸载荷(R=0,R为动态因数)下,将板状试样直接设计成疲劳试验所需形状。利用Weibull条件概率密度函数对疲劳-寿命(S-N)曲线进行建模,采用实值遗传算法(GA)和差分蚁群算法(DASA)估计所需的Weibull参数。疲劳试样的断口形貌表明,疲劳裂纹在SLM样品的表面缺陷周围萌生,并以不稳定的方式扩展。然而,SLM大缺陷的存在主要影响裂纹萌生周期,对裂纹扩展影响不大。所得实验结果能为进一步研究增材制造先进材料和结构(如胞元超材料)的疲劳行为提供基础。特别是在二维胞元结构中,胞元结构体的截面通常为矩形,与本研究中的试样形状相对应。     

海洋平台用S355钢表面电弧喷涂Al涂层组织及性能

利用电弧喷涂工艺在S355钢表面进行了喷涂Al涂层,通过SEM、EDS、XRD对试样表面-界面进行了形貌、物相、面扫描和线扫描分析。用能谱面扫描观察了涂层表面化学元素分布状态,并结合界面的能谱面扫描和线扫描分析,讨论了涂层与基体的结合机理。采用质量分数为3.5%Na Cl溶液进行了电化学性能测试,检验了Al涂层的耐腐蚀性能。结果表明,电弧喷涂Al涂层在S355基体表面形成均匀、致密、结合良好的Al涂层,其物相为纯Al和α-(Al Fe),其中α-(Al Fe)出现在扩散层;Al和O元素在涂层表面形成富集区,形成致密氧化膜对Al涂层进行保护;Al元素在结合界面形成富集层,其原子浓度发生阶梯过渡变化,在扩散层中发生Fe-Al化合反应,形成冶金结合方式;Al涂层极化曲线发生正向移动,耐腐蚀性较好,对S355钢基体起到了保护作用。     

感应淬火对半轴用非调质钢高周疲劳性能的影响

利用旋转弯曲疲劳试验方法对比研究了一种半轴用铁素体+珠光体型非调质钢感应淬火前后高周疲劳性能的变化。结果表明,试验钢试样感应淬火后表层形成了厚度约1.2 mm、平均显微硬度约650 HV0.3的马氏体组织淬硬层。该淬硬层具有较高的残余压应力和十分细小的原奥氏体晶粒。感应淬火处理后,试验钢的疲劳耐久极限从420 MPa提高到716 MPa。疲劳断口的SEM观察表明,未经感应淬火试样的疲劳裂纹均起源于试样的表面基体,而经表面感应淬火后的疲劳裂纹则起裂于淬硬层边界附近的内部基体。     

微量硼对S355-J1低碳钢相变规律的影响

采用热模拟的方法研究了微量B对低碳钢动态CCT曲线的影响。结果表明,随着冷却速度增加,S355-J1钢和含B S355-J1钢先后发生铁素体（珠光体）相变→贝氏体相变→马氏体相变,并且分别在5 ℃/s和3 ℃/s出现贝氏体组织;同样的冷速下,含B钢的铁素体相变温度更低,而贝氏体相变温度更高。微量硼偏聚在奥氏体晶界,抑制铁素体形核并促进贝氏体形成,提高了低碳微合金钢的淬透性。     

2397合金高周疲劳性能及裂纹萌生扩展行为

研究了2397-T87铝锂合金的高周疲劳性能及裂纹萌生扩展行为。结果表明:在应力比R=0.1时,2397-T87铝锂合金L方向、LT方向和ST方向光滑试样(K_t=1.0)的疲劳寿命极限分别约为192,243和151 MPa;缺口试样(K_t=3.0)的疲劳寿命极限分别约为72,78和70 MPa。其疲劳裂纹主要萌生于试样表面,以及氧化物、夹杂等脱落形成的空洞,Al(CuFeMn)第二相杂质粒子。驻留滑移带(PSB)和晶粒取向对其疲劳裂纹早期扩展有重要影响。