热作模具钢SDH3热疲劳机理

采用自约束热疲劳试验方法,对比研究了SDH3与H13钢的热疲劳性能,应用扫描电镜研究了SDH3热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展,应用透射电镜分析了SDH3钢热疲劳前后显微组织和结构的变化。结果表明:经常规热处理后,SDH3钢热疲劳性能优于H13钢;对SDH3钢来讲,热疲劳裂纹由三叉晶界处萌生,并沿晶界扩展;SDH3钢的马氏体板条间存在薄膜状残留奥氏体,可有效释放裂纹尖端的应力并阻碍裂纹扩展;热疲劳过程中,基体组织发生回复再结晶,碳化物粒子发生粗化。     

碳含量对4Cr5Mo2V型热作模具钢冷热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验法,结合SEM、EDS以及Jmat-pro热力学计算软件等研究了碳含量(0.35%和0.71%)变化对4Cr5Mo2V型热作模具钢冷热疲劳性能的影响。结果表明:提高含碳量后,钢中析出大量细小弥散的MC型碳化物,从而使0.71%C钢的抗回火软化性能和热稳定性能均强于0.35%C钢;冷热疲劳循环1000次后,提高碳含量推迟了疲劳裂纹的萌生,当循环次数增加到2000次后,虽然0.71%C钢表面和基体的软化程度均弱于0.35%C钢,但该钢存在较多尺寸较大且呈聚集状态分布的未溶碳化物,这些碳化物在应力的作用下与基体脱离,脱离处成为裂纹扩展的通道,从而促进了疲劳裂纹萌生和扩展。     

焊接结构中疲劳裂纹形成位置与过程

研究了在交变载荷的作用下，16Mn钢焊缝中疲劳微裂纹萌生的位置及形成过程。通过透射电子显微镜及扫描电镜对疲劳后的试样进行观察及仔细分析，发现疲劳微裂纹萌生的位置主要在第二相粒子与基体的界面处、疲劳过程中形成的亚晶界处；有碳化物析出的晶界处。     

WC颗粒增强钢基复合材料热疲劳裂纹扩展方式与机理研究

以复合电冶熔铸技术制备的WC颗粒增强钢基复合材料为研究对象,通过热震试验,研究热裂纹的扩展方式、途径和基本规律,并分析了热疲劳机理。结果表明,萌生热裂纹需要一定的孕育期,五至十次循环后,裂纹就会萌生在缺口根部倒角圆弧与两边的切点处。热疲劳裂纹的扩展方式分为通过碳化物和钢基体的分界面扩展、贯穿大颗粒WC和大块碳化物扩展、沿网状碳化物链扩展、穿越WC小颗粒聚集区扩展、穿过鱼骨状碳化物扩展和穿越钢基体扩展。热疲劳裂纹的扩展可分为弯曲扩展或分岔扩展,裂纹扩展前方的孔洞、微裂纹和热应力聚集共同作用导致了热疲劳裂纹的延伸。热疲劳裂纹扩展机理是增强颗粒、钢基体、组织缺陷和热应力的综合作用结果。     

SDH2与8407钢热疲劳性能的对比研究

采用Uddeholm自约束热疲劳试验机研究了新钢种（SDH2）和ASSAB8407钢的热疲劳性能，结果显示，SDH2钢具有比8407钢更好的热疲劳性能，其热疲劳损伤因子相对8407钢降低30％~60％。并采用扫描电镜探寻热疲劳裂纹萌生与扩展的机制得知，热疲劳裂纹常在硅酸盐类、MnS、氧化铝和富V大块碳化物与基体的交界面上和晶界处萌生，并沿链状碳化物和晶界扩展。     

SDH2与8407钢热疲劳性能的对比研究

采用Uddeholm自约束热疲劳试验机研究了新钢种(SDH2)和ASSAB 8407钢的热疲劳性能,结果显示,SDH2钢具有比8407钢更好的热疲劳性能,其热疲劳损伤因子相对8407钢降低30%～60%.并采用扫描电镜探寻热疲劳裂纹萌生与扩展的机制得知,热疲劳裂纹常在硅酸盐类、MnS、氧化铝和富V大块碳化物与基体的交界面上和晶界处萌生,并沿链状碳化物和晶界扩展.     

离心铸造LGJW20钢结硬质合金热疲性能研究

在自约束型热疲劳试验机上对LGJW20钢结硬质合金进行了热疲劳试验,借助金相分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法观察了合金的显微组织,重点研究了LGJW20的热疲劳性能表现,分析了热处理工艺对合金热疲劳性能的影响。结果表明:合金中硬质相主要由鱼骨状共晶碳化物、网状二次碳化物及大块状碳化物组成;合金的热疲劳裂纹在缺口根部萌生,以一条主裂纹形式沿碳化物扩展;合适的热处理工艺能提高基体的高温屈服强度,改善合金的组织结构,提高了合金的热疲劳性能。LGJW20经过980℃淬火、200℃回火处理后热疲劳性能最佳。     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800,850,900℃,最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳损伤机制．结果表明,热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,沿晶界扩展,而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时,碳化物的组成和分布起主要作用,（Ti,Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时,高温氧化起重要作用,应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

钢结硬质合金GJW50热疲劳开裂的探讨

对钢结硬质合金GJW50试样进行了冷热循环实验,观察了试样在热应力作用下热疲劳裂纹的萌生、扩展以及试样开裂的全过程。结果表明:热疲劳裂纹出现前,在试样的光滑缺口边缘上产生了明显的塑性变形,呈现出凹凸不平。在试样缺口顶端的凹坑内萌生首条裂纹,萌生地是小颗粒的WC粒子集聚区或大颗粒的WC"自裂纹"。萌生的首条裂纹沿着与热循环方向平行的方向扩展,最终成为主裂纹。其扩展途径主要为沿WC聚集区和钢基体相的界面扩展以及在大面积的WC粒子聚集区内扩展。主裂纹遇到钢基体相后受阻,裂纹尖端钝化、转向,寻找耗能少的区域扩展。主裂纹在扩展时形成二次裂纹,但未形成明显上的龟裂;最终,仍然是主裂纹导致试样断裂。     

热变形量对低合金耐磨铸铁冲击疲劳抗力的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和冲击疲劳试验机研究低合金耐磨铸铁冲击疲劳性能,并分析了热变形对其冲击疲劳性能的影响.结果表明,冲击疲劳裂纹在碳化物内部及碳化物与基体的界面上萌生,优先沿碳化物与基体的界面处扩展;热变形能抑制热疲劳裂纹的萌生与扩展,当变形量为40%时,其冲击疲劳性能较高.     

THERMAL FATIGUE CRACKING IN STEEL 5CrMnMo

The thermal fatigue behaviour of steel 5CrMnMo after various heat treatments has beenexamined by means of Coffin-model and self-strained thermal fatigue testing machines.Thethermal fatigue crack initiation and propagation have been observed under SEM and TEM.The majority of thermal fatigue cracks of the quenched samples initiated firstly at the grainboundaries and that of the quenched-tempered samples at the breakage interface of the car-bide and matrix.The thermal fatigue cracks of either quenched or quenched-tempered steelpropagated mainly along the breakage interface of carbide and grain boundaries.     

淬火晶粒度和回火碳化物对M42高速钢切削性能的影响

高速铜M42的淬火晶粒度决定于淬火温度和淬火保温时间,淬火晶粒度和回火碳化物的形貌对钢的耐磨性有较大的影响。将钢的淬火晶粒度和回火碳化物级别控制在合理的范围内,可使其获得良好的耐磨性。     

30CrNi4Mo钢的组织和冲击疲劳性能的研究

研究了30CrNi4Mo钢不同热处理的组织和冲击疲劳性能。结果表明,30CrNi4Mo钢正火低温回火的组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成,淬火低温回火组织为回火马氏体和残余奥氏体。正火低温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命高于淬火低温回火和淬火高温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命,淬火高温回火的冲击疲劳总寿命高于正火及淬火低温回火热处理的冲击疲劳寿命。分析了多冲击疲劳裂纹扩展的行为,讨论了正火低温回火冲击疲劳裂纹形成寿命较长及淬火高温回火提高冲击疲劳总寿命的原因。     

调质态40Cr钢旋转弯曲疲劳寿命与显微组织的关系*

文中对调质态的40Cr钢进行了旋转弯曲疲劳试验,采用透射电镜对经过不同的旋转弯曲疲劳试验阶段的试样进行微观分析,并测定了不同疲劳阶段试样内部的位错密度。结果表明:开始时位错从晶界萌生,向晶内扩展,形成亚晶粒组织。随着旋转弯曲疲劳循环次数增加,位错密度逐渐增加,晶内碳化物也发生明显变形以至破裂。建立位错密度与旋转弯曲疲劳之间的数学方程式,旋转弯曲疲劳所引起的位错密度增殖与疲劳循环次数呈线性正比关系,函数公式为ρ=2.0108×108 N-1.914×108,R2=0.98193。研究结果可供无损检测法制订再制造毛坯剩余寿命判据参考。     

微观组织对中碳微合金非调质钢疲劳性能的影响

用旋转弯曲疲劳试验研究了不同微观组织的中碳微合金非调质钢38MnVS的疲劳性能,并与调质处理的40Cr钢进行对比.结果表明,高温正火态38MnVS钢(38-N)具有粗大的贝氏体组织,疲劳性能最差;高温退火态(38-A)和热轧态(38-R)38MnVS钢具有粗大的网状铁素体,其疲劳性能亦较差;热锻态(38-F)具有细小均匀的微观组织和低的铁素体/珠光体硬度比,具有优于调质态40Cr钢的优异疲劳性能.因此,控制锻轧后微合金非调质钢38MnVS的微观组织可提高其疲劳性能.     

热作模具用H13和Dievar钢的热疲劳性能

对比研究了回火温度对热作模具用H13和Dievar钢热疲劳性能的影响。H13和Dievar钢经过520、580和640 ℃回火处理后,采用自主搭建的Uddeholm自约束疲劳试验装置分别对试样进行1000次热疲劳试验,并用热疲劳损伤因子对热疲劳损伤过程进行定量描述。结果表明,在相同回火温度下,Dievar钢具有较低的硬度和较高的冲击性能,抗疲劳性能优于H13钢。H13和Dievar钢在580 ℃ 回火处理后,碳化物尺寸分别约为10.1 μm和6.3 μm,H13钢碳化物含量高且尺寸大,导致韧性和抗热疲劳性能降低。     

Effect of phosphorus segregation on fracture properties of 2.25Cr-1Mo pressure vessel steel

Phosphorus is a very common trace element that can segregate at prior austenite grain boundaries and/or carbide/matrix interfaces of low alloy steels at high temperature (e.g., order of 500 °C) and adversely affect the fracture properties. This paper investigates segregation of P during reversible temper embrittlement (96 h at 520 °C) of quenched and fully tempered 2.25Cr-1Mo steel by Auger electron spectroscopy and describes the segregation mechanism. This paper also describes the effect of P segregation on fracture resistance and fracture mode of unembrittled steels, respectively, by fracture toughness testing over a temperature range of −196 °C to 20 °C and fractography in scanning electron microscopes. During temper embrittlement phosphorus segregation has been attributed due to the mechanism of “carbide rejection”. This segregation caused a reduction in fracture toughness values of the quenched and tempered steels at all test temperatures and an increase in the transition temperature. Phosphorus segregation also changed the brittle fracture micromechanism of quenched and fully tempered samples from one of transgranular cleavage to a mixed mode of fracture (transgranular cleavage and intergranular decohesion). The micromechanism of fracture at temperatures from the upper shelf, however, remained almost unchanged.     

金属材料疲劳损伤的界面效应

总结了不同金属材料在低周疲劳过程中典型的晶界、孪晶界、相界和微电子互连界面的损伤开裂行为. 纯Cu中疲劳裂纹萌生的难易顺序为: 小角度晶界、驻留滑移带和大角度晶界. 对于纯Cu与铜合金中退火孪晶界, 是否萌生疲劳裂纹与合金成分有关, 随合金元素的加入降低了层错能, 退火孪晶界相对容易萌生疲劳裂纹. 对于Cu--Ag二元合金, 由于存在不同的晶界和相界面, 是否萌生疲劳裂纹取决于界面两侧晶体的取向差, 通常两侧取向差大的界面容易萌生疲劳裂纹. 在微电子互连界面中, 疲劳裂纹萌生位置与焊料成分和时效时间有关,对于Sn--Ag/Cu互连界面, 疲劳裂纹通常沿焊料与界面化合物结合处萌生; 对于Sn--Bi/Cu互连界面, 随时效时间增加会出现明显的由于Bi元素偏聚造成的界面脆性.