7050铝合金厚板平面应变断裂韧度的研究

采用紧凑拉伸C(T)试样测试7050-T7451铝合金厚板不同厚度、不同取样方向的断裂韧度,通过宏观断口形貌、扫描电镜微观断口形貌和能谱分析等手段研究材料平面应变断裂韧度K_(ⅠC)性能。结果表明:试样满足一定厚度要求时,虽然表面存在小范围平面应力层,亦可获得有效平面应变断裂韧度结果;不同取样方向的断裂韧度性能存在显著各向异性,L-T方向断裂韧度最大,为韧窝型韧性断裂;其次是T-L方向,为韧窝排列具有方向性的脆性断裂,S-L方向断裂韧度最小,主要为沿晶脆性断裂。     

采用环状裂纹圆棒试样测定中低强度钢的断裂韧度

本文应用环状裂纹受拉圆棒试样的尺寸效应于测定中低强度钢的平面应变断裂韧度K_(IC)。所用试样的尺寸比标准试样小很多。用J积分分析了尺寸效应,并通过有限元计算和断口分析探讨了允许用较小尺寸的圆棒试样测定K_(IC)的原因。     

试样尺寸对SA508-3钢焊接接头断裂韧度的影响

针对大型核容器SA508-3钢焊接接头断裂韧度进行了研究.结果表明,在大试样条件下,母材、焊缝金属及热影响区的断裂韧度存在差异,焊缝金属的断裂韧度优于热影响区,母材的断裂韧度最低.试样几何尺寸直接影响裂纹尖端的应力状态,小试样时裂纹尖端处于平面应力状态,母材、焊缝金属及热影响区全部呈韧窝断裂,表现出良好的塑性;大试样时裂纹尖端处于平面应变状态,母材断口特征转变为准解理与解理混合断裂,热影响区为典型的准解理断裂,焊缝为韧窝断裂.     

热处理工艺对ER7车轮钢力学性能的影响

ER7车轮钢经不同工艺热处理后,可获得珠光体片层间距以及铁素体含量不同的显微组织,并对不同工艺处理试样的拉伸性能及－20 ℃冲击性能进行了测试。结果表明,随冷却速度的增大,车轮钢铁素体含量增加,珠光体片间距和珠光体球团尺寸减小。增大冷却速率,会使车轮钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率都随之增加。随着珠光体片间距和晶粒尺寸减小,车轮钢的断裂韧性也相应增大。在850 ℃加热并通过水雾冷却后的车轮钢试样强韧匹配最好,综合力学性能最好。     

电站主管道用铸造奥氏体不锈钢断裂韧度尺寸效应试验研究

为了探究电站主管道用铸造奥氏体不锈钢韧性断裂的尺寸效应,对五种不同厚度的标准紧凑拉伸试样在室温下进行了断裂韧度试验,通过SEM观察并分析了断裂面的显微结构.结果表明:试样厚度在12～20 mm时,断裂韧度随着试样尺寸的增大呈上升趋势,在20～50mm厚度范围时断裂韧度随试样尺寸的增大而减小;撕裂模量随试样尺寸的减小而增加.断裂面上接近中截面的位置容易产生以大型韧窝为主的沿晶断裂,在接近外表面位置较易产生以大量微小韧窝为主的穿晶断裂.利用断裂韧度的定义进行理论分析,用约束水平和断裂影响区域体积的变化解释不同尺寸效应,通过有限元分析模拟得到断裂面上三向应力比的分布变化是影响断裂应变和断裂韧度的重要因素.     

P92钢高温断裂韧性的试验

文中以P92耐热钢为研究对象，研究了不同尺寸的开侧槽和不开侧槽的紧凑拉伸试样在630 °C下的断裂韧性，得到了相应的的阻力曲线及断裂韧度J_Q. P92钢在高温下为典型的韧性断裂机制. 基于三维有限元计算对侧槽的拘束效应进行表征，结果表明，侧槽可明显提高试样的拘束水平，试样尺寸越小，J阻力曲线差异越明显. 随载荷增大，非侧槽试样的拘束变化更明显，开侧槽将导致试样阻力曲线不同. 试样尺寸及结构的改变，对韧性材料的阻力曲线影响较大，而对断裂韧度值影响较小. 试样开侧槽之后裂纹扩展更平齐，可优化断裂韧性试验过程.     

25SiMnMoV钢闪光对焊接头的断裂韧度

本文采用三点弯曲侧切小试样测试了25SiMnMoV钢闪光焊接接头经淬火、回火后的断裂韧度。结果表明,过热区的断裂韧度最高,正火区次之,而焊缝最低,断裂韧度的高低与焊接区的原始组织状态,重新加热淬火过程中的组织遗传和相遗传等因素有关。     

显微组织对高速车轮钢不同温度下断裂韧性的影响北大核心CSCD

对碳的质量分数为0.54%高速车轮钢轮辋进行了不同奥氏体化温度和冷却速率热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距的显微组织,在20^-120℃下对具有不同显微组织的紧凑拉伸(CT)试样进行断裂韧性测试。结果表明:在实验温度范围内,不同显微组织车轮钢断裂韧性均随温度的降低而降低,温度对不同显微组织车轮钢材料断裂韧性的影响主要是由于温度对材料流变应力的改变以及CT试样断裂模式的变化。温度较高时,解理断裂的模式为扩展控制,晶粒尺寸和珠光体片间距越小断裂韧性越高;温度较低时,解理断裂的模式为形核控制,显微组织对断裂韧性的影响不明显。     

热处理工艺对高速车轮钢显微组织和断裂韧性的影响

对含碳量为0.54%的高速车轮钢热处理工艺进行实验研究,得到不同晶粒尺寸和珠光体片间距的显微组织,在室温下对具有不同显微组织的紧凑拉伸(CT)试样进行断裂韧性测试。结果表明,车轮钢的平均晶粒尺寸随奥氏体化温度升高而增加;珠光体片间距随冷却速率增加而减小。车轮钢室温下的断裂模式为解理断裂,断裂韧性主要取决于晶粒尺寸的大小,晶粒尺寸越小,断裂韧性越高。珠光体片间距对断裂韧性有一定影响,粗大的珠光体片间距会降低断裂韧性,并且当晶粒尺寸较小时,珠光体片间距的影响更明显。因此,实际工程中为提高车轮钢断裂韧性,合理的奥氏体化温度是关键,同时需适当增加车轮钢奥氏体化后的冷却速率。     

显微组织对高速车轮钢不同温度下断裂韧性的影响

对碳的质量分数为0.54%高速车轮钢轮辋进行了不同奥氏体化温度和冷却速率热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距的显微组织,在20~-120℃下对具有不同显微组织的紧凑拉伸(CT)试样进行断裂韧性测试。结果表明:在实验温度范围内,不同显微组织车轮钢断裂韧性均随温度的降低而降低,温度对不同显微组织车轮钢材料断裂韧性的影响主要是由于温度对材料流变应力的改变以及CT试样断裂模式的变化。温度较高时,解理断裂的模式为扩展控制,晶粒尺寸和珠光体片间距越小断裂韧性越高;温度较低时,解理断裂的模式为形核控制,显微组织对断裂韧性的影响不明显。     

厚度与分层耦合效应对X60管线钢断裂韧性的影响

通过对厚度分别为3,6,9,12和15mm的CT试样的断裂韧性实验和微观断口分析,研究了X60高韧性管线钢的断裂韧性和裂纹扩展阻力曲线的厚度与分层裂纹耦合效应,结果表明,分层裂纹与厚度方向的离面应力存在约束互相作用,厚度增加,分层开裂加剧,局部有效厚度并未增加,导致断裂过程中裂纹端部的一三维应力约束总是近平面应力的低约束状态,表观断裂韧性不随厚度变化,在有分层裂纹出现时,无法靠增加试样厚度获得材料的平面应变断裂韧性,由于分层与厚度的耦合作用与裂纹扩展方向与厚度方向的相对方位密切相关,应用穿透裂纹的表观断裂韧性数据进行管道结构的安全评定并不完全可靠,研究还表明,塑 性区修正的有效应力强度因子与弹塑性J积分参量在失稳扩展前保持良好的等效性。     

Out-of-Plane Constraint Effect on the Fracture Toughness of Single Edge Notch Tension SpecimensEI北大核心CSCD

The crack-tip stress and strain fields of single edge notch tension (SENT) specimen are similar to those of the full-scale pipe containing surface cracks under longitudinal tension and/or internal pressure. It is well known that material's fracture toughness is not constant, and the specimen size has a significant influence on fracture toughness. It is thus essential to consider the transferability from fracture specimens in laboratory testing to practical structures, i.e., size effects or constraint effects. However, the specimen dimensions for SENT specimens recommended by current design procedures have not validated the out-of-plane constraint effect on the fracture toughness. In this work, the effect of specimen thickness on the crack tip opening displacement (CTOD) of SENT specimen was investigated using an API X90 grade steel. Full-field deformation measurement by digital image correlation (DIC) technique and stretching zone width (SZW) examination were performed to analyze the size effects on fracture toughness. The results show that the critical crack initiation toughness is highly sensitive to specimen thickness, and decreases significantly as specimen thickness increases until the thickness-to-width ratio (B/W) equals to 4, beyond which the effect of specimen thickness becomes relatively weak. As the specimen thickness increases, the maximum longitudinal strain and stretching zone width decrease sharply, and the location of high-strain zones changes significantly; when B/W >= 3, strain is initiated from the area oppo-site the cracked side rather than from the crack tip, indicating a strong loss of plasticity for thicker specimens. A dimension size is recommended for the fracture toughness testing to take the out-of-plane constraint into account for SENT specimen.     

工艺因素和组织对高速动车车轮断裂韧性的影响

针对欧洲高速动车使用的DB920车轮进行了工艺实验和实验室实验。结果表明,DB920车轮轮辋部位组织主要为少量铁素体和细珠光体,当组织中的铁素体比例较高且呈网状分布时,在进行断裂韧性评价实验时易出现撕裂状断口,在撕裂带侧面有大量韧窝,断裂韧性值(KQ)较高;相反,当铁素体比例较低时,断面相对平整,断裂方式以沿晶断裂和解理断裂为主,断裂韧性较差。组织分析和有限元模拟分析结果表明:喷水冷却时,轮辋处的冷却速度自踏面向内不断降低,冷速越慢,相变后生成铁素体比例就越高,断裂韧性也就越好。结合连续冷却实验的结果估算,对此成分车轮钢而言,当冷速大于1℃/s时,相变后不能获得足够的铁素体以保证此区域的断裂韧性。     

海洋管线管焊缝全壁厚试样与减薄试样的CTOD值分析

在海洋管线管的CTOD试验中,焊缝试样通常都是在不压平试块的前提下取最大厚度试样,因焊管存在弧度,所取的试样均属于减薄试样。由于CTOD值存在尺寸效应,因此CTOD值与试样厚度有较大的相关性。为此,选取4种不同规格、不同材质的试样进行CTOD试验,并对其试验结果进行分析比较。试验分析结果表明,焊缝全壁厚试样的CTOD值总体高于减薄试样的CTOD值。     

X70管线钢不同温度下断裂韧性实验研究

以三维弹塑性断裂理论为基础，对有限厚度板裂纹端部应力场、三维应力约束进行了分析，通过对不同厚度、不同初始裂纹长度在不同温度下三点弯曲试件的断裂韧性测试断口观测和理论分析获得如下结果：离面约束对裂尖应力场及断裂韧性有强烈的影响；断口均产生分层裂纹，其位置、大小和数量与试样厚度、温度和裂纹初始长度有关；温度较低时，分层裂纹距主裂纹根部一定距离，分层裂纹宽度较小，对厚度效应影响较小；温度较高时，分层裂纹首先出现在主裂纹根部，分层裂纹宽度较大且充分张开，降低了试样的有效厚度，对X70管线钢进行性能评价时必须考虑管道壁厚、层裂和环境温度的耦合作用。     

Fracture resistance of simulated heat affected zone areas in HSLA structural steel

Abstract

The fracture toughness of some areas in the multi-pass heat affected zone (HAZ) of a high strength low alloy (HSLA) structural steel was analysed in a straightforward way using precracked, cylindrical specimens tested on a conventional tensile machine. The specimens were made from samples with a simulated HAZ microstructure; however, the size of the samples was restricted by the limitations of the Gleeble machine. The brittleness of the samples was an indication of the detrimental effect of welding on their toughness. The specimens were not large enough for a direct K_Ic measurement over a wide testing temperature range; it was necessary to modify the results. The low fracture toughness and the substantial shift of fracture transition temperatures suggest that welding of the investigated steel could be a delicate procedure.