拉伸载荷作用下AIN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。     

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.     

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.     

夹杂物对超高强度钢应力应变场的影响

非金属夹杂物对钢性能的影响与夹杂物的特征参数密切相关.首先分析拉伸和疲劳载荷下超高强度钢中TiN夹杂物导致裂纹萌生的扫描电镜原位观察结果,采用MSC Marc有限元分析软件对夹杂物及周围基体的应力场进行计算,然后对拉伸载荷下不同特征参数的TiN夹杂物及周围基体的应力应变场进行模拟.结果表明,有限元法能够解释并预测夹杂物及周围基体的力学行为.三角形夹杂物尖角附近的应力集中最严重.矩形夹杂物内部高应力区的位置受夹杂物与外载荷方向夹角的影响.随邻近夹杂物间距的增大,基体内的最大应力由夹杂物外侧移至夹杂物之间.近表面夹杂物使得基体自由表面附近出现高应力区,基体内最大应力的位置受夹杂物与自由表面距离和尺寸的影响.     

MnS形态对超高强度钢韧性的影响

 利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了2种不同冶炼工艺生产的G50钢中夹杂物类型和尺寸分布。结果表明：随MnS复合夹杂物中钙含量的降低,MnS变形程度逐渐加重,纵横比随之增大。“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢的韧性(冲击韧性和断裂韧性)明显得到改善。由于“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢中夹杂物的钙含量均较高,纵横比小于“真空感应炉熔炼+真空自耗重熔”冶炼钢,因而有利于改善G50超高强度钢的韧性。     

含Zr低合金高强度钢中夹杂物的特性

用电子探针研究了含Zr低合金高强度钢中夹杂物的形貌、大小及分布等特性。结果表明 ,钢样中的夹杂物为圆形 ,呈分散分布 ,其组成系含ZrO2 的复合夹杂物 ,而且MnS依附此复合夹杂物成核和长大。钢中添加少量Zr可明显改善夹杂物形态和分布 ,从而改善钢的强度和韧性     

夹杂物对Cr-Ni系高强度钢耐蚀性能的影响

对比研究了2种Cr-Ni系高强度钢在人造海水条件下耐蚀性能差异,采用ASPEX自动扫描电镜分析了钢中夹杂物种类、数量和分布,利用金相显微镜对夹杂物引发腐蚀的过程开展了原位分析,并利用扫描电镜(SEM),观察了腐蚀后样品的微观形貌。全浸腐蚀实验结果表明,A钢虽然合金含量较高,但其腐蚀速率要大于B钢;夹杂物分析及其原位腐蚀实验研究表明,B钢通过Ca处理获得了良好的夹杂物改性效果,将钢中对耐蚀性提高不利的MnS夹杂物改性为CaS复合夹杂物,降低了B钢的点蚀敏感性,提高了B钢的耐蚀性能。     

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。     

非金属夹杂物对锻造裂纹形成的影响

通过钢坯非金属夹杂物的金相观察,对钢坯产生锻造裂纹的原因进行了分析和讨论。结果表明,较多的非金属夹杂物是导致钢坯锻造开裂的主要原因,并在锻造工艺上提出了预防措施,以控制和降低非金属夹杂物的含量。     

非金属夹杂物对钢材疲劳性能的影响

详细地论述了非金属夹杂物的变形率、数量、尺寸、形状及分布对高强度钢疲劳性能的影响。     

夹杂对高强钢超高周疲劳行为的影响

概述了夹杂对高强钢超高周疲劳行为影响研究的进展,探讨了临界夹杂尺寸和零夹杂钢的疲劳特性,得出夹杂尺寸对S-N曲线特性的影响.建议采用新的统计方法评估钢中夹杂尺寸、分布及其对疲劳强度的影响.     

Influence of Inclusion on Crack Initiation in Wheel Rim

 Speed increase and heavy-haul of the railway freight car are the effective measures to raise the transport ability of railway, and they have been the new trend for railway freight car development. The increase of speed and axle load will lead to the increase of wheel-rail contact stress, which will make a great change of stress distribution in the whole wheel rim. Goodier equation was employed to analyze the stress state around inclusion and cavity. In the operation of wheel-rail contact stress, stress concentration occurred in the pole of Al2O3 spherical inclusion, while it appeared on the equator of cavity. The critical inclusion sizes of 25t axle load freight car wheel at different velocities, a certain distance away from the tread, were calculated by Murakami equation. By contrast the inclusion state in cast-steel wheel and rolled-steel wheel, the inclusion character in cast-steel wheel determined that it has much more excellent crack resistance than that of rolled-steel wheel. In the meantime, in order to reduce the probability of rim crack, some suggestions were put forward.     

不同生产工艺对高强度弹簧钢夹杂物尺寸分布及疲劳性能的影响

采用两种不同的生产工艺生产弹簧钢以控制氧化物夹杂的性质和尺寸分布。研究发现，钢中酸溶铝含量的高低并不影响弹簧钢的奥氏体晶粒度，但明显影响钢材中的非金属夹杂物尺寸分布，从而影响高强度弹簧钢的疲劳性能。     

高强耐候钢中稀土含量对夹杂物和性能的影响规律

根据热力学原理,借助于金相分析和扫描电镜,分析了不同的稀土含量对钢中夹杂物的影响。实验表明,钢中添加适量的稀土,可以完全使M nS、A l2O3等夹杂变质为稀土夹杂,从而提高钢的力学性能。在低氧硫高强度耐大气腐蚀钢中,稀土含量控制在0.020%~0.026%范围,可获得最佳的低温冲击性能。     

高强钢热轧板拉伸试样表面起皮开裂原因分析

对12 mm厚高强钢热轧板拉伸试样表面起皮开裂缺陷进行了金相分析及工艺分析。金相分析结果表明,钢坯在加热时上下表面受热不同步,下表面脱碳严重,使轧制后的钢板形成一层均匀的全脱碳层;当受到拉伸应力作用时,表面脱碳层翘起、开裂。工艺分析结果表明,钢坯加热的保温时间是控制下表面脱碳与否的主要因素。通过测定成品热轧板断裂韧性指标得知,钢板表面脱碳层所形成的裂纹深度远小于材料失稳扩展临界值。     

CSP工艺生产高牌号无取向电工钢的组织和夹杂物

 首次实现了从冶炼→CSP→常化→冷轧退火→成品检测等CSP工艺生产高牌号无取向电工钢的实验室全工序过程模拟,并对铸坯、热轧板及冷轧板中的组织及夹杂物进行了具体分析。结果表明,CSP工艺生产高牌号无取向电工钢是可行的;成品磁性能满足国际标准要求;薄铸坯、热轧板、成品板组织具有典型高牌号无取向电工钢组织特点;过程析出物主要为：AlN,AlN+MnS。     

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。