Q345R钢中微缺陷的裂纹萌生与扩展

 对压力容器与压力管道用钢Q345R在低周疲劳下微孔（[?]40～200 μm）的裂纹萌生与扩展规律进行了研究。研究表明小裂纹的萌生主要机理为滑移带启裂,并且由剪应力起主导作用。微缺陷的尺寸、应力幅等因素对疲劳寿命均有影响显著,当应力幅值较低时,微孔的尺寸对疲劳寿命有明显影响。当应力幅值水平较高时,小孔直径对疲劳寿命的影响则不敏感。微观缺陷尺寸存在临界值,当缺陷尺寸大于临界值时,疲劳寿命下降很快。在同一应力幅水平下,裂纹萌生寿命与疲劳总寿命的比值[（Nt/Nf）]与微孔尺寸没有关系,本试验的低周疲劳下约为10%～25%。     

316L不锈钢的疲劳裂纹扩展行为试验

 工程构件普遍承受疲劳载荷,从而导致疲劳失效。针对由316L不锈钢制成的标准紧凑拉伸试样,开展了一系列疲劳裂纹扩展试验。试验内容包括不同应力比下的常幅加载和在常幅加载过程中引入单个拉伸过载峰。试验结果表明：316L不锈钢具有很强的应力比效应,裂纹扩展速率随应力比的增大而增大。在引入单个拉伸过载峰后,观察到出现迟滞效应前发生了短暂的加速扩展现象。通过一种新的双参数模型来描述材料的应力比效应,并使用改进的Wheeler模型对过载后的裂纹扩展行为进行预测。预测结果表明：该方法能够更好地描述不同工况下316L不锈钢的疲劳裂纹扩展行为。     

无镍高氮不锈钢弯曲疲劳裂纹萌生与扩展行为

 采用四点弯曲疲劳试验研究了不同应力水平下无镍高氮不锈钢的疲劳行为,并对材料疲劳裂纹的微观形貌、萌生位置及扩展路径进行了分析。结果表明,试验钢疲劳为多裂纹起裂,随着应力水平的升高,裂纹总长度逐渐增加,当应力水平接近材料屈服极限时,裂纹长度趋于稳定;裂纹大多数在滑移带处萌生,裂纹在扩展过程中产生了扭曲、偏移和分叉现象;裂纹在晶内主要沿单滑移带或多滑移带交替扩展,穿过晶界或孪晶界时大多发生了偏转。     

粉末高速钢疲劳裂纹萌生与扩展的研究进展

本文系统的阐述了近30年来粉末冶金高速钢的疲劳裂纹的萌生与扩展行为的研究进展。粉末高速钢晶粒细化、碳化物分布均匀,弥散度高,碳化物细化效果使得抗弯强度、冲击韧性大幅度提高。但是粉末高速钢由于微结构之间的平均距离比熔铸高速钢要小的多,其裂纹扩展速率较高,使得粉末高速钢过早断裂的危险性比熔铸高速钢要大。而减少粉末高速钢夹杂物的临界尺寸和降低孔隙率可以有效的改善其疲劳性能。     

高温渗碳轴承钢旋弯疲劳裂纹萌生与扩展行为

 为了提高航空轴承的服役寿命,借助QBWP-10000X型旋转弯曲疲劳试验机,研究了高温渗碳轴承钢的旋转弯曲疲劳性能和裂纹萌生扩展行为。结果表明,钢的中值疲劳强度达到913.3 MPa。有效渗层中大量M₂₃C₆和少量M₆C碳化物显著提高了试验钢的表面硬度,渗层不同碳浓度导致马氏体先后发生相变而形成408 MPa表面压应力,进而提高了钢的疲劳性能。疲劳裂纹主要萌生在表面缺陷和次表面碳化物,分别占比71.4%和 28.6%。萌生裂纹缺陷特征尺寸及承载应力对应力强度因子和循环次数影响显著,深犁沟形状由于涉及应力集中而直接影响疲劳循环次数,承受相同加载应力碳化物特征尺寸越大,循环次数越低。裂纹萌生后沿渗碳层碳化物边界快速扩展同时向芯部缓慢扩展,最后在试样疲劳源对侧近边缘区域发生准解理和韧性混合断裂。     

氢致钢内部疲劳裂纹萌生和扩展的有限元分析

对氢致钢内部疲劳裂纹的萌生和扩展进行了数值模拟.首先用有限元法分析了氢在疲劳载荷作用下向钢中缺陷处扩散富集的过程,然后计算得到氢含量分布结果.根据夹杂理论将氢富集区视为在缺陷附近分布的弹性夹杂,用有限元法计算得到的氢含量场求出夹杂处的应力强度因子,进而建立疲劳裂纹萌生和扩展的判据.比较了在不同加载条件下氢致疲劳裂纹萌生和扩展的规律.用梯形法修正了Sofronis和McMeeking的瞬态扩散有限元公式,发现用梯形法可以缓解加载初期较高的浓度梯度和应力梯度引起的计算结果震荡的情况,这对于计算开裂判据是十分重要的.最后讨论了提高模拟精度和改进模型的方法.     

铸造奥氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展

用紧凑拉伸试样研究了载荷比、单峰过载和两步高-低幅加载对Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率的影响.当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的增大而增大.单峰过载使裂纹扩展速率先有短暂的增加后长距离的减速扩展,出现裂纹扩展迟滞现象.两步高-低幅加载时,若两步的最大载荷不同,第二步裂纹扩展也会出现迟滞现象.用两参数模型和Wheeler模型能够预测恒幅载荷和变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为.     

40CrNiMo钢微观组织对疲劳短裂纹扩展的影响

介绍了山西省太原城南变电站的主接线及建设规模，配电装置，自动化系统。分析了无人值班的先进性以及存在问题和建议。     

航空用超高强度钢中夹杂物导致疲劳裂纹萌生与扩展的微观行为

采用扫描电镜原位观测的方法,跟踪观察了低周疲劳载荷下航空用超高强度钢MA250中夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观行为,得到了MA250钢低周疲劳裂纹萌生与扩展的基本特性,讨论了精确测定MA250钢疲劳裂纹扩展速率的方法.     

The Significance of Crack Initiation Stage in Very High Cycle Fatigue of Steels

Different stages of the Very High Cycle Fatigue (VHCF) crack evolution in tool steels have been explored using a 20 kHz ultrasonic fatigue testing equipment. Extensive experimental data is presented describing VHCF behaviour, strength and crack initiating defects in an AISI H11 tool steel. Striation measurements are used to estimate fatigue crack growth rate, between 10^?8 and 10^?6 m/cycle, and the number of load cycles required for a crack to grow to critical dimensions. The growth of small fatigue cracks within the “fish‐eye” is shown to be distinctively different from the crack propagation behaviour of larger cracks. More importantly, the crack initiation stage is shown to determine the total fatigue life, which emphasizes the inherent difficulty to detect VHCF cracks prior to failure. Several mechanisms for initiation and early crack growth are possible. Some of them are discussed here: crack development by local accumulation of fatigue damage at the inclusion – matrix interface, hydrogen assisted crack growth and crack initiation by decohesion of carbides from the matrix.     

一种400 MPa级铌微合金钢的疲劳性能

 采用四点弯曲疲劳试验研究了应力比为 -0.82和 -1的含铌微合金钢SQ390的疲劳行为,对疲劳断口进行了SEM分析,用试验结果对Soderberg公式进行了验证。结果表明,试验钢的弯曲疲劳曲线呈直线形,两个应力比下的弯曲疲劳强度分别为275 MPa和256 MPa,疲劳裂纹均起源于试样表面。Soderberg公式对低合金钢四点弯曲疲劳试验结果非常适用。     

复杂应力状态2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律

用带预裂纹的缺口试件研究2.25Cr-1Mo钢高温低周疲劳裂纹扩展规律,通过疲劳试验观察裂纹扩展寿命,应用ANSYS计算裂纹尖端应力应变分量和当量弹、塑性应变范围,利用当量J积分范围表征2.25Cr-1Mo钢在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展速率.结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN与当量J积分范围△Jf的关系不受试件缺口型式和加载应变范围的影响,用当量J积分来评价2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律是有效的.     

基于声发射监测的316LN不锈钢的疲劳损伤评价

疲劳裂纹的萌生与扩展容易导致压力容器及管道的严重疲劳失效.因此就设备的安全可靠性而言,非常有必要对疲劳裂纹扩展过程进行监测,并对疲劳损伤程度进行评估.本文针对316LN不锈钢材料进行疲劳实验研究,利用直流电位法测量实验中的裂纹长度,得到了材料的疲劳裂纹扩展曲线.利用声发射技术对疲劳裂纹扩展过程进行监测,通过声发射多参数分析对疲劳损伤状态进行评价,同时建立了声发射参数与线弹性断裂力学参数之间的关系,并进行寿命预测.研究表明:声发射能够对316LN不锈钢的疲劳裂纹损伤进行有效评估,声发射累积参数如累积计数、累积能量和累积幅值曲线上的转折点标志着疲劳裂纹进入快速扩展阶段,这可以为工程人员提供失效预警;声发射波形和频谱分析表明,噪声信号的幅值较小且信号持续时间较长,信号包含的频率成分比较复杂,而裂纹扩展信号是突发型信号,衰减较快,信号频率主要集中在80~170 kHz范围内;声发射计数率、能量率和幅值率与应力强度因子幅度以及疲劳裂纹扩展速率之间呈线性关系,裂纹长度预测结果与实测值接近.本研究工作对于工程结构的疲劳失效预警和剩余寿命预测具有重要意义.     

拉伸载荷作用下AlN夹杂物对航空用超高强度钢中裂纹萌生的影响

 采用扫描电镜原位观测法,跟踪观察了航空用超高强度钢中长方型夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观行为。结果表明,拉伸载荷作用下,航空用超高强度钢中裂纹萌生的方式与夹杂物尺寸及夹杂物周围孔洞的大小有关。当夹杂物面积小于一定值时,无论夹杂物周围有无孔洞,裂纹均以夹杂物/基体界面开裂的方式萌生;当夹杂物面积大于一定值后,若夹杂物/基体界面基本完好,则裂纹易以夹杂物自身开裂的方式萌生;若夹杂物周围孔洞面积较大,则裂纹易以夹杂物/基体界面开裂的方式萌生。     

夹杂物特征参数对拉伸载荷下X80管线钢中裂纹萌生及扩展影响的原位观测

 采用扫描电镜原位观测的方法,跟踪观察了拉伸载荷作用下X80管线钢中不同尺寸、形态的夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观力学行为。结果表明：在拉伸载荷作用下,夹杂物面积越大,夹杂内萌生的裂纹条数越多,第1条裂纹萌生时的应力越小;夹杂物的形态和面积决定第1条裂纹的萌生位置;当夹杂物呈不规则形态且棱角较多时,裂纹在萌生初始阶段就向基体扩展,但之后继续加载时裂纹不会继续在基体中扩展;夹杂物对X80管线钢的拉伸性能无显著影响。     

SS400超细晶粒钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率

SS400钢是一种细晶强化的新一代钢铁材料．焊接对其疲劳性能的影响是人们关注的问题。笔者参照美国材料试验学会标准ASTME647—83的规定．采用紧凑拉伸CT试件对SS400钢及其焊接接头CT试件的疲劳裂纹扩展速率进行了测试。发现：母材的疲劳裂纹扩展存在两个不同速率的阶段,焊缝及热影响区的疲劳裂纹扩展速率均低于母材;热影响区的疲劳裂纹扩展速率介于焊缝与母材之间;焊接接头组织和性能的变化并未导致SS400钢疲劳性能的降低。