汽车发动机气门弹簧断裂分析

针对汽车发动机气门弹簧在台架试验中的断裂问题,对断裂弹簧的外观、化学成分、显微组织、断口形貌以及断口微区成分等进行了检测与分析,并对气门弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:由于钢丝储存不当造成表面腐蚀缺陷,导致气门弹簧在试验时出现了早期疲劳断裂。     

汽油发动机气门弹簧断裂失效分析

某汽油发动机气门弹簧在台架试验中发生了早期断裂失效。采用断口观察和分析、化学成分分析、金相检验、硬度测试等方法,对气门弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:气门弹簧断裂的性质为疲劳断裂,气门弹簧断裂的原因为表面存在磨损,导致弹簧的疲劳强度和疲劳寿命下降。     

发动机气门弹簧断裂原因分析

对3个典型的发动机气门弹簧断裂件进行了理化检验和扫描电镜断口分析。结果表明:3个气门弹簧的失效机理均为疲劳断裂,而引起疲劳断裂的原因均与气门弹簧的表面质量有关;1号气门弹簧的断裂原因是表面存在非金属夹杂物,2号气门弹簧的断裂原因是表面存在锈蚀坑,3号气门弹簧的断裂原因是表面存在折叠缺陷。因此,控制原材料质量和避免表面缺陷是提高气门弹簧服役寿命的关键举措。     

VDSiCrV钢气门弹簧断裂原因分析

某汽车在行驶中发动机气门弹簧发生断裂。通过宏观观察、化学成分分析、金相检验、夹杂物分析、硬度测试、扫描电镜分析及表面质量分析等方法对气门弹簧的断裂原因进行了分析。结果表明:弹簧内侧浅表面冶金缺陷(夹杂物)、材料硬度值偏低和表面氧化腐蚀等诸多因素共同作用,导致了该气门弹簧发生了早期疲劳断裂。     

气门弹簧早期断裂原因

某公司生产的气门弹簧在用户安装使用几小时后即发生早期断裂.采用宏观观察、微观分析、金相检验及硬度测试等方法对气门弹簧的早期断裂原因进行了分析.结果表明:气门弹簧表面存在折叠裂纹缺陷,该缺陷是在原材料轧制过程中产生的.在交变载荷作用下,折叠裂纹尖端的延伸部分成为疲劳裂纹源并不断扩展,从而造成气门弹簧早期疲劳断裂.     

发动机气门弹簧断裂失效分析

采用宏微观分析、金相检验、显微硬度检测以及化学成分分析等方法对某汽车发动机气门弹簧的早期断裂原因进行了分析。结果表明:弹簧的断裂属性为疲劳断裂;弹簧钢丝原材料在淬火加热过程中与盐浴炉电极接触造成表面电弧烧伤形成麻坑,是引起该气门弹簧早期疲劳断裂的根本原因。     

气门弹簧断裂分析

通过对断裂气门弹簧进行硬度、化学成分、扫描电镜和能谱仪等分析,其结果表明,气门弹簧断裂是由于残存在弹簧表面的清洗剂腐蚀作用造成的.喷丸过程中的撞击凹坑也促进了这一过程的发生.     

摩托车气门外弹簧的断裂分析

某摩托车在行驶l500km后气门外弹簧发生断裂。采用扫描电镜、金相显微镜、等离子光谱发射仪等分析手段,对其断口进行了分析。结果表明,断裂呈现典型的疲劳断裂特征,材料表面缺陷是引起该弹簧疲劳断裂的主要原因。     

喷丸对气门弹簧疲劳可靠性的影响

根据某发动机气门弹簧的服役环境和结构特征,设计了高频弹簧疲劳试验系统,同时对喷丸和未喷丸弹簧进行疲劳试验,测试了不同循环次数条件下气门全开和预压缩两种状态下弹簧的松弛率。结果表明:喷丸可提高弹簧气门全开和预压缩状态的松弛率,分别为68.1%和23.9%。并在99%置信度条件下采用统计分析发现:喷丸可提高气门弹簧气门全开和预压缩状态的松弛率,分别为69.8%和34.2%。同时分析了弹簧在一个循环周期内,预压缩和气门全开时松弛率没有对应关系的原因。     

0Cr12Mn5Ni4Mo3Al钢制弹簧断裂分析

某型0Cr12Mn5Ni4Mo3Al钢制弹簧在进行低温试验过程中发生断裂。通过断口分析、金相检验和能谱分析进行了综合评定。结果表明:弹簧的断裂性质为脆性过载断裂;弹簧断裂的直接原因是弹簧材料中含有较多的脆性夹杂物。     

基于微观机制的复杂应力状态下钢材韧性断裂行为研究

韧性断裂是钢材最常见的破坏形式,研究钢材韧性断裂机理并准确预测钢材韧性断裂行为具有重要的理论意义和工程实用价值。基于微观机制的断裂预测方法对研究钢材韧性断裂行为有较好的适用性。该文基于体胞模型空穴演化机理改进了现有的韧性断裂模型,校核了Q345钢材断裂模型参数。此外,在韧性断裂模型中引入损伤因子,以考虑应力状态在加载过程中的变化,使断裂模型能准确描述每一加载时刻的累积损伤值。文末采用Fortran语言将断裂模型编写USDFLD子程序,并将其植入有限元程序ABAQUS,对一组十字型刚节点试件单轴拉伸试验进行数值模拟。结果表明,该断裂模型在拉-剪复合应力状态下具有良好的预测精度,且能够准确捕捉钢材断裂起始位置及裂缝扩展路径。该文改进的韧性断裂模型也可用于其它韧性金属材料断裂预测分析。     

同时确定钢纤维高强混凝土的断裂韧度及拉伸强度

考虑钢纤维高强混凝土试件细观非均质性对宏观断裂的影响机制,将钢纤维掺量、长度、直径及钢纤维抗拉强度等细观层面的钢纤维特征参数,引入钢纤维高强混凝土宏观断裂模型的虚拟裂缝扩展量的具体计算公式,从而发展了考虑钢纤维特性的可同时确定钢纤维高强混凝土的断裂韧度与拉伸强度的模型及方法。采用变化参数为钢纤维掺量和混凝土水灰比的三点弯曲试件,基于所提模型,同时确定了钢纤维高强混凝土的断裂韧度与拉伸强度,确定值与试验拉伸强度值以及尺寸效应模型计算的断裂韧度吻合良好。基于测试数据离散性为钢纤维高强混凝土固有属性的事实,采用确定的断裂韧度及拉伸强度,建立起钢纤维高强混凝土塑性——准脆性——线弹性不同结构断裂模式的±20%全曲线,其可涵盖实验室条件下的所有试验数据。该文所提模型及方法适用于钢纤维高强混凝土及高强混凝土,可为钢纤维高强混凝土等复合材料真实断裂韧度与拉伸强度的确定,及个性化结构断裂破坏的预测等关键科技问题提供依据。     

Fracture toughness of M2 and H13 alloy tool steels

Abstract

The influence of microstructural variations on the fracture toughness of two tool steels having compositions (wt-%) lC–4Cr–5Mo–2V–6W (AISI M2 high-speed steel) and 0·35C–5Cr–1·5Mo;amp;#x2013;1V (AISI H13 hot-work steel) was investigated. In the as-hardened condition, the H13 steel has a higher fracture toughness than M2 steel, and the latter steel is harder. In the tempered condition, the H13 steel is again softer and has a higher fracture toughness than M2. There is a decrease in fracture toughness and an increase in hardness when the austenitizing temperature is above I050°C for M2 steel and above 1100°C for H13 steel, in both the as hardened and hardened and tempered conditions. The fracture toughness of both steels was enhanced by reducing the grain size and increasing the overall carbide volume in the matrix. The steel samples of average grain diameter ≥40μm exhibit 2–3 MN m ^?3/2 lower fracture toughness than samples of average grain diameter ≤15 μm. A high content of retained austenite appears to raise the fracture toughness of as-hardened M2 steel. Tempering improved the fracture toughness of M2 and H13 steels. The present results are explained using observations of changes in the microstructure and the modes of fracture.

MST/468     

3Cr2W8V钢压铸模具断裂分析

3Cr2W8V钢压铸模具在压铸了几件铝件后发生断裂失效,采用化学成分分析、宏观检验、金相检验和断口分析等方法,对3Cr2W8V钢压铸模具的断裂原因进行了分析。结果表明：模具材料在断裂处的显微组织不均匀,存在大颗粒状碳化物或集中分布的未溶碳化物是造成模具断裂的直接原因。     

Direct metal deposition (DMD) of H13 tool steel on copper alloy substrate: Evaluation of mechanical properties

H13 tool steel powder was clad on copper alloy substrate both directly and using 41C stainless steel (high Ni steel) powder as a buffer layer by direct metal deposition (DMD). Cu-steel bimetallic die casting and injection molding tools are of high interest for reduction of cycle time by efficient heat extraction due to high thermal conductivity of copper. The mechanical properties of these bimetallic structures were investigated in terms of bond strength, impact energy and fracture toughness. The bond interfaces of these claddings showed porous and crack free transition regions. The bond strength was higher in the directly clad H13 tool steel compared to the H13 tool steel clad with 41C stainless steel as buffer layer. The fracture morphology in tensile test specimens showed ductile dimple fracture. Presence of necking just below the interface depicted the softening of substrate in heat affected zone (HAZ) during cladding. The Charpy impact energy is little higher in the 41C stainless steel buffered specimens compared to the directly clad H13 tool steel specimens but the fracture toughness results showed reduction of fracture toughness in the 41C stainless steel buffered specimens due to the low strength in the tensile test. However the fracture toughness value was in the ductile region for both deposits.     

钢纤维对水泥基复合材料抗起裂特性的影响

通过不同钢纤维体积分数及不同试件尺寸的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究了普通乱向及定向钢纤维增强水泥基复合材料的抗起裂特性。利用试验测得的荷载-裂缝口张开位移曲线,分析了钢纤维对水泥基复合材料断裂性能的影响,并基于线性相关系数陡降法计算了起裂韧度。结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料的起裂韧度明显高于普通乱向钢纤维增强水泥基复合材料;起裂韧度随钢纤维体积分数的增加而逐渐增大,当钢纤维体积分数达到0.9%左右时,定向钢纤维增强水泥基复合材料的起裂韧度值趋于稳定;在本试件高度范围内(40~100mm),起裂韧度随试件尺寸增加而逐渐增大,且定向钢纤维增强水泥基复合材料的增长趋势较为平缓。此外,从裂缝尖端夹杂改变其应力强度因子的角度解释了钢纤维的掺入及定向对起裂韧度的提高作用。     

Supersmall punch test to estimate fracture toughness JIc and its application to radiation embrittlement of 2.25Cr-1Mo steel

A supersmall punch test has been used to extract fracture strain information on irradiated 2.25Cr-1Mo steel from transmission electron microscopy disc specimens as small as 3 mm in diameter and 0.25 mm in thickness. The test is based on driving a steel ball punch through a clamped specimen. The size effect of biaxial equivalent fracture strain of various kinds of materials and irradiated steel has been demonstrated. The results of fracture strain obtained from specimens 3 mm in diameter has been related almost linearly to the fracture toughness J_Ic for elastic and plastic behaviour. The relationship between fracture strain and fracture toughness J_Ic has been verified for the irradiated nuclear pressure vessel steel 2.25Cr-1Mo so that large amounts of irradiation space in nuclear reactor could be saved.     

30MnSi管桩钢筋延迟脆断原因分析

针对30MnSi管桩钢筋（PC钢棒）延迟脆断的现象,从力学性能、化学成分、显微组织、表面质量、断口形貌以及后续热处理工艺等方面对延迟脆断的原因进行了分析。结果表明：该管桩钢筋发生延迟脆断主要是由于其热处理过程中回火温度不稳定,使钢筋表面局部形成异常马氏体组织,这种组织形式自身存在着组织应力,而内氢的存在增加了管桩钢筋的内应力;当受外力作用时,外力和管桩钢筋自身的内应力经过一段时间逐渐集中于表面马氏体区,形成断裂源,从而导致管桩钢筋静置数日后突然脆断。     

预测低合金钢试样破坏的弹塑性断裂模型

该文建立了预测低合金钢结构断裂破坏的弹塑性断裂理论与模型。将两个独立判据——强度及韧度准则联系起来,搭起结构特性与材料参数间的纽带桥梁:可由处于弹塑性断裂控制的小尺寸低合金钢试样的结构特性确定其材料参数;基于确定的材料参数,可建立起预测低合金钢结构破坏的全过程曲线。该文进行了多组相同尺寸而不同裂缝长度的Q345B钢的单边拉伸试验,基于所提模型及试验结果,确定出无尺寸效应的断裂韧度、屈服与极限强度等材料参数;进而构建了可涵盖所有试验点的Q345B钢的安全设计曲线(±10%界限)。研究成果可为确定金属材料参数及预测金属结构破坏提供新思路。