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.     

中碳车轮钢复合型裂纹疲劳扩展行为

为了准确评估含缺陷车轮轮辋的安全性,通过对I型裂纹、II型裂纹及不同加载条件下的I+II复合型裂纹的疲劳试验,对中碳车轮钢疲劳裂纹扩展方向及门槛值进行了研究,得到了车轮钢复合型裂纹疲劳扩展的门槛值,验证了适合中碳车轮钢材料的复合型裂纹疲劳扩展预测准则。结果表明,在I+II复合型裂纹疲劳扩展试验中,裂纹扩展方向与最大切向应力(MTS)裂纹扩展准则预测值基本吻合。不同加载状态下I+II复合型裂纹疲劳扩展等效门槛值ΔKth,equ(力值比R=0.5)为3.0～3.8 MPa·m1/2。II型裂纹疲劳扩展时,微裂纹主要在主裂纹尖端剪应力作用下形核,受到拉-剪应力的一侧裂纹持续扩展,而受到压-剪应力的一侧裂纹可以形成,但扩展几十微米后停止扩展。     

显微组织对X80钢疲劳裂纹扩展行为的影响

疲劳性能是油气管道安全设计和评价的重要参考因素。在MTS伺服液压万能试验机上,测定了贝氏体/铁素体(B+F)双相X80管线钢在不同应力下的疲劳寿命;使用MTS Landmark 250KN型疲劳试验机对C(T)试样的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了测定。结果表明,疲劳寿命随最大应力减小而增加,当最大应力降至最大工作应力460 MPa,疲劳寿命约为4.1×10⁵循环周次;疲劳裂纹产生于钢板表面,然后向内扩展,直至断裂。在Paris区,当ΔK=30 MPa m^1/2,疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK的关系曲线图出现转折点。研究成果可为高强钢的疲劳寿命预测和疲劳性能评估提供参考。     

α钛单晶疲劳裂纹扩展行为

研究单晶疲劳裂纹扩展行为对了解金属材料内部抗疲劳能力很重要．对fcc和bcc晶型金属已经建立了疲劳裂纹扩展模型，但是对hcp晶型金属尚很少进行过研究，为此对α钛单晶疲劳裂纹扩展行为进行了研究．采用三种缺口方向不同的。钦单晶，缺口面和缺口方向分别为人试样（1210）[1010]；B试样（0110）［2110］；C试样（1010）[0001]．将试样在室温下、大气中以应力比为0．1，频率数10Hz下进行疲劳试验．在达到所定的反复次数后中断试验，用光学显微镜测量裂纹长度，观察裂纹路径，并进行断口形貌分析．试验表明，对A试样，在断裂面附近有两组住…     

16Mn钢疲劳裂纹扩展的实验研究

实验发现，１６Ｍｎ钢在交变载荷作用下，裂纹尖端附近的碳原子沿应力梯度方向向裂尖扩散，在裂纹尖端附近，原来的铁素体区域生成二次珠光体组织，疲劳裂纹在二次珠光体组织上扩展。本文对此现象进行了分析，得到了有实际意义的结果。     

疲劳裂纹扩展测量

利用“间接直流电势差”法可自动测量疲劳裂纹扩展。 该技术是采用附着在样品上的称为“Krak Gage”的传感器,使试验样品上产生电势差来确定裂纹长度。 最近,引进的1288型Fractomat设备包括全功     

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。     

超高强度钢

本文摘译自《金属》1984年№4,罔田康文章,文中主要叙述了高强度钢发展过程,马氏体时效钢的强化机制和马氏体时效钢的某些用途。对了解马氏体时效钢的全貌和进一步扩大马氏体时效钢的使用有所启示、现将主要内容介绍如下:     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比.用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析.较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.     

35CrMnSiMoVA超高强度钢冷裂纹敏感性的研究

35CrMnSiMoVA超高强度钢不同温度预热的插销式冷裂试验结果表明,此材料冷裂敏感性很大,只采取提高焊前预热温度的措施不能大幅度提高临界断裂应力,必严格限制氢含量,采取焊前顶热及焊后的后热相配合的焊接工艺。     

环境对316L钢塑性疲劳短裂纹萌生与扩展行为的影响

研究在对称恒幅塑性应变（Ｒ＝－１，△εＰ＝２×１０－３控制下，真空条件及温度效应对３１６Ｌ钢的塑性疲劳短裂纹萌生和扩展行为的影响。通过观测表面主裂纹长度及裂纹密度随循环周次发展规律给出材料表面损伤的定量分析。结合对表面主裂纹长度与深度的分析建立起疲劳短裂纹前沿扩展速率与循环Ｊ积分及基于塑性应变控制下等效应力强度因子的关系。     

U71Mn和U75V钢轨钢疲劳短裂纹的扩展行为

在扫描电镜下对U71Mn和U75V钢轨钢的Ⅰ型低周疲劳加载和准静态加载下裂纹扩展的过程进行了观察.研究发现,从整体上看材料没有产生明显的宏观塑性变形,属准解理断裂.但从微观上看,裂纹的微观扩展路径曲折、不连续,常伴有分枝裂纹的形成.可观察到局部有韧窝、滑移线等典型的韧性断裂特征.尤其是U71Mn钢轨钢中还伴有局部的撕裂等更强烈的变形.钢轨钢U71Mn比U75V的抗疲劳裂纹扩展性能和韧性略优.     

20CrMnTiH低碳马氏体钢疲劳裂纹稳态扩展模型

研究了不同淬火工艺对20CrMnTiH钢的力学性能和裂纹扩展速率的影响规律,通过测试获得了不同热处理状态下的力学性能指标和稳态扩展区的Paris裂纹扩展模型,其中当奥氏体化温度为1 100℃并采用冰盐水淬火时,该热处理状态下的组织具有最高的裂纹扩展阻力,裂纹扩展速率最慢。与此同时,基于拉伸性能建立了裂纹扩展的数学模型,该模型计算的20CrMnTiH钢在应力比R=0.1时的裂纹扩展速率与试验测试结果误差较小,具有较高的准确性。     

低合金超高强度钢高温下的晶界行为

本文采用高温金相显微镜观察了四种低合金超高强度钢(40SiMnCrNiMoV、37SiMnCrNi-MoV、45CrMnMoV、28Cr3SiNiMoWV)在高温下的晶界行为及其与碳化物溶解的关系,结果表明,在较低的温度时,晶粒以晶界推移的方式长大,其推移距离与时间可列为简单的指数关系(S=kt~N)。温度升高到某一数值时(因不同钢种而异),出现晶界突发现象,即数个晶粒合并在一起,新晶界横跨数个晶粒突然出现。这种晶界突发对消减晶界杂质偏聚,提高显微成分均匀化程度,改善钢的韧性有着重要的作用,     

高钴钼不锈轴承钢疲劳裂纹萌生及扩展行为

采用高钴钼不锈轴承钢光滑圆柱形试样和缺口试样(理论应力集中系数K_t=3)进行旋转弯曲疲劳测试,研究了高合金轴承钢的裂纹萌生及裂纹扩展行为。用升降法和成组法分别测得轴承钢的疲劳极限和S-N曲线,利用扫描电镜对轴承钢旋转弯曲疲劳试样断口进行观察。结果表明,光滑试样起裂类型为单源萌生起裂,起裂源为表面缺陷和次表面夹杂物,表面缺陷为表面粗糙度、驻留滑移带和加工凹痕,次表面夹杂物为Al_2O_3-CaO-MgO-SiO_2复合夹杂;缺口试样疲劳极限显著下降,起裂类型为多源萌生起裂,计算得轴承钢的缺口敏感系数q_f为1.18。光滑试样疲劳破坏从以高应力幅粗糙度萌生表面裂纹的破坏向低应力幅驻留滑移带、加工凹痕、夹杂缺陷萌生裂纹转移。疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命的94.1%以上。     

裂纹张开位移和疲劳裂纹扩展率

利用门槛值以上的疲劳裂纹扩展率和裂纹开口位移之间的正比例关系表明:在相当大范围内,不同材料的疲劳裂纹扩展量可以精确地用材料本身和两个材料常数,即比例常数A和应力强度因子门槛值Kth来加以说明。在R≈0时,用计算机对大约65组试验数据进行分析的结果表明:本方法在裂纹扩展速率相当于约10~(-4)时/周时是有效的,即直到由韧窝组织引起的裂纹传播开始时是有效的。可以发现:在无侵蚀环境下,A与裂纹扩展的屈服应变有关,而且它随环境之恶劣程度的增大而增大,相反,Kth随之减小。这种变化提供了测定环境恶劣程度的方法。在无侵蚀环境下,裂纹扩展与屈服应力无关,而对门槛值之上的应变强度因子成正比。把A值和Kth值作为材料性质,环境情况及加载条件的函数列成表格,即可计算疲劳裂纹扩展速率和确定有缺陷的构件之残余寿命的系统的工程方法。     

二次硬化超高强度钢的高周疲劳性能研究

研究了采用真空感应+真空自耗重熔工艺冶炼的高纯净二次硬化超高强度AF1410钢的高周疲劳和疲劳裂纹扩展性能.结果表明:高纯净度AF1410钢具有优异的强韧性配合和较高的抗疲劳裂纹扩展能力,应力比尺为0.1时,其光滑(Kt=1)和缺口(Kt=3)疲劳强度分别为1 375MPa和417MPa,且疲劳裂纹源均起始于试样表面缺...     

拉伸与低周疲劳载荷作用下夹杂物特征参数对航空用超高强度钢中裂纹萌生与扩展的影响

为了研究非金属夹杂物对航空用超高强度钢性能的影响,采用扫描电镜原位观测的方法,跟踪观察了拉伸和低周疲劳载荷作用下两种航空用超高强度钢中不同种类、形态和尺寸的夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观行为.结果表明,对于单个TiN和AlN夹杂,在拉伸载荷作用下,裂纹均首先在夹杂内部萌生.夹杂面积越大,夹杂内萌生的裂纹条数越多,第1条裂纹萌生所需的应力越小.在疲劳载荷作用下,对于单个TiN夹杂,裂纹也首先萌生于夹杂内部.但对于以点链状形式存在的AlN夹杂,无论是在拉伸还是疲劳载荷作用下,裂纹均首先在点链状夹杂内部两夹杂之间的母材中萌生,然后沿点链状夹杂向两侧扩展.以点链状形式存在的夹杂对材料疲劳性能的危害比单个夹杂严重得多,夹杂物对材料疲劳性能的危害远大于对拉伸性能的危害.