汽车稳定杆用55Cr3弹簧钢的低周疲劳性能

从汽车稳定杆用钢的实际应用需求出发，采用轴向应变控制方法，应变循环比R为-1，试验频率为0.1~1.0 Hz，疲劳试验加载波形为三角波，轴向总应变幅范围设定为0.35%~1.2%，测试了55Cr3弹簧钢低周疲劳性能，并对试验数据进行拟合计算，得到55Cr3弹簧钢的循环应力 应变曲线、应变 寿命曲线和过渡疲劳寿命；通过拟合Basquin和Coffin Manson公式，获得了55Cr3弹簧钢的低周疲劳寿命预测公式，拟合R2值大于0.9。通过疲劳断口分析，55Cr3弹簧钢断裂起源于试样表面，且存在多处裂纹源，裂纹共同向内扩展，最后快速断裂。     

扭转预应变对Q345R钢低周疲劳性能影响的研究

采用轴向应变控制法、MTS809电液伺服疲劳试验机开展了扭转预应变后压力容器用Q345R钢的低周疲劳试验,获得了扭转预应变下材料的循环响应特征、应力-应变关系以及疲劳寿命等低周疲劳试验数据。根据应变-寿命曲线和塑性应变能-寿命曲线对试验钢的疲劳寿命进行了预测,两种方法预测结果一致。结果表明:扭转预应变对Q345R钢的疲劳寿命有明显的影响,但对其循环响应特征无明显影响,试验钢具有循环硬化特征。经过预扭转试件的裂纹扩展区出现韧窝,预扭转加速了裂纹扩展速率并增加了最后断裂区面积;而扩展区相应减小,这是预扭转导致疲劳寿命降低的原因。     

拉伸预应变对Q345R钢低周疲劳性能的影响研究

采用轴向应变控制法,在MTS809电液伺服疲劳试验机上,开展了拉伸预应变后的压力容器用钢Q345R的低周疲劳试验,获得了不同预应变下材料的循环响应特征、循环应力-应变关系以及疲劳寿命等低周疲劳试验数据。结果表明:预应变对疲劳寿命影响较大,对循环响应特征基本没有影响,但提高了应力幅。通过Hollomon公式和Manson-Coffin公式拟合疲劳试验数据,建立了疲劳寿命的预测公式,试验数据与拟合曲线基本吻合。裂纹快速扩展区及最后断裂区的面积均随预应变的变化而变化。     

应力控制下06Cr19Ni10钢低周疲劳断裂特性的研究

通过06Cr19Ni10钢疲劳试验研究其应力控制下的低周疲劳断裂特性。由光滑试件疲劳试验得到其S-N曲线并拟合表达式,分析不同应力下应变、塑性应变能与疲劳寿命之间的关系。由缺口试件疲劳试验研究缺口深度及缺口角度对疲劳寿命的影响。对疲劳断口的宏观及微观形貌进行分析。结果表明:裂纹萌生于试件表面,应力及缺口参数影响断口形貌。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊接头沿板厚方向低周疲劳性能不均匀性研究

对2219-T62铝合金母材和搅拌摩擦焊(FSW)接头沿板厚方向分层切片分别进行了低周疲劳实验研究,探讨了热力耦合作用不均匀性和焊接工艺参数对接头低周疲劳变形行为的影响.结果表明:在低外加总应变幅0.1%和0.2%时,低周疲劳循环应力幅和塑性应变幅曲线呈水平分布,疲劳裂纹萌生于试样表面且具有单一性,裂纹扩展区有明显的疲劳辉纹;在高应变幅0.4%,0.6%和0.8%时,应力幅升高,塑性应变幅降低,发生循环硬化,且随着应变幅的增加,疲劳循环应变硬化程度逐渐升高,裂纹萌生具有多源性,以韧窝断裂特征为主.母材疲劳寿命高于FSW接头;与接头中部和底部切片相比,上部疲劳寿命较低.随转速的升高,疲劳寿命降低,焊速对其影响较小.     

P92钢焊缝金属高温低周疲劳行为分析

P92钢常用于锅炉高温、高压主蒸气管道等部件,其焊接接头性能的优劣直接关系到机组的安全可靠运行. 文中通过P92钢焊缝金属在630 ℃下的低周疲劳试验,研究了低周疲劳行为及其循环应力应变关系,采用塑性应变能密度对其低周疲劳进行了寿命预测,并根据断口形貌,分析了P92钢焊缝金属的断裂机理. 结果表明,P92钢焊缝金属表现出循环软化特征;其低周疲劳寿命与应变幅值满足Coffin-Manson关系;采用塑性应变能密度的方法可以很好地预测P92钢焊缝金属低周疲劳寿命. 二次裂纹密度的增加是其在高应变幅下寿命下降的主要原因.     

Cu-3Ag-0.5Zr合金的高温低周疲劳性能研究

研究了Cu-3%Ag-0.5%Zr合金在800K条件下的高温低周疲劳性能。对循环应力响应行为及循环应力-应变行为进行了分析,给出了Cu Ag Zr合金的疲劳参数,并根据试验数据拟合出了疲劳寿命曲线和方程。结果表明,Cu Ag Zr合金的位错密度较低,循环应力响应行为表现出循环软化特征,合金低周疲劳曲线方程为Δεt/2=0.003(2Nf)-0.1104+0.14(2Nf)-0.7792,合金具有较低的弹性应变幅和较低的过渡疲劳寿命,塑性对疲劳寿命起决定性作用。疲劳裂纹起源于试样表面,且存在有多个裂纹源,有大量微小孔洞存在,孔洞连接萌生裂纹,合金高温断裂方式为穿晶韧性断裂。     

低合金高强钢B340LA低周疲劳性能研究

文章通过应变控制,对低合金高强钢B340LA的低周疲劳性能进行了研究。在分析循环应力响应特征及应力-应变迟滞回线时发现,就整体疲劳寿命而言,B340LA表现为循环稳定。且随着塑性应变能的增加,材料抵抗破坏的能力也增强。通过拟合低周疲劳实验数据,获得B340LA的循环应力-应变关系方程及应变-寿命关系方程,并估算出疲劳过渡寿命。     

Q345R钢低周超低周疲劳性能研究

从压力容器的实际工况和抗震安全性设计出发,对Q345R钢进行低周、超低周疲劳试验。在MTS-809疲劳试验机上进行试验,采用轴向恒应变控制方法;获得其典型迟滞回线及低周、超低周循环应力-应变曲线,与拉伸应力-应变关系比较得出Q345R钢为循环硬化材料;开展回归分析,确定了材料的疲劳特性参数及应变-寿命曲线。为压力容器抗震设计、疲劳寿命预测提供依据。     

拉保持对316L奥氏体不锈钢焊接接头低周疲劳循环应力响应及损伤机制的影响

在873 K温度下对316L奥氏体不锈钢母材和焊缝分别进行连续和拉保持低周疲劳试验,使用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)对试样位错微观结构和裂纹扩展形貌进行观察,分析拉保持对母材和焊缝低周疲劳循环应力响应及损伤机制的影响.结果表明,母材在连续和拉保持低周疲劳试验初期都发生循环硬化,焊缝在连续低周疲劳试验中发生连续循环软化,而在拉保持试验后期则出现明显循环稳定阶段;母材和焊缝试样拉保持低周疲劳寿命低于其连续低周疲劳寿命;母材和焊缝在连续低周疲劳试验中裂纹主要以穿晶方式扩展,而在拉保持试验中焊缝是以沿晶或混合方式扩展.     

一种新型粉末高温合金的低周疲劳行为与寿命预测模型分析

对一种新型第3代粉末高温合金A3在700℃、应变范围0.6%～1.4%试验条件下的低周疲劳性能进行了研究,分析了材料的循环滞后回线、Massing特性、循环应力应变响应、应变-寿命关系等特性。采用Manson-Coffin模型、拉伸滞回能模型、三参数能量模型对疲劳寿命数据进行拟合预测,结果表明Manson-Coffin模型的寿命预测精度最高,在3倍分散带以内。用扫描电子显微镜对疲劳源区观察,结果表明:低应变时疲劳源数量上呈现单源,高应变时呈多源特征;随应变量增大,疲劳源位置趋向于试样表面,裂纹扩展区面积减小,瞬断区面积增大。疲劳断口典型的3个区域观察结果表明:疲劳源四周存在较多河流状线,其为裂纹扩展方向,裂纹扩展区存在较多二次裂纹,瞬断区出现韧窝与解理断裂特征。A3合金的断裂模式主要为穿晶断裂。     

新型22Cr-15Ni奥氏体耐热钢高温低周疲劳行为

22Cr15Ni3.5CuNbN新型奥氏体耐热钢是为620 ~ 650 ℃的超(超)临界电站锅炉管道制造而研发的新型奥氏体耐热钢,其高温性能的优劣对机组的安全可靠运行具有重要意义. 文中通过22Cr15Ni3.5CuNbN钢在650 ℃下的低周疲劳试验,研究了其在不同应变幅条件下的应力?应变关系及疲劳寿命. 通过对断口形貌的分析研究了其断裂机理. 结果表明,22Cr15Ni3.5CuNbN钢在高温下表现出明显的循环硬化行为,且没有明显的应力饱和现象出现. 其硬化行为与材料内部位错密度的增加有关. 采用基于塑性应变能密度对其疲劳寿命进行了预测,取得了良好的预测效果. 疲劳断口可以分为3个区域:裂纹源区、裂纹扩展区以及瞬断区. 在较高的应变幅条件下,在断口处可观察到多个裂纹源. 多个裂纹源的形成和二次裂纹的产生是导致其疲劳寿命下降的重要原因.     

P92钢630 ℃下的高温低周疲劳行为分析

P92钢作为新一代耐热钢,其服役温度正随着超超临界机组的不断推广而逐渐提高,而高温疲劳性能对保证电厂的安全运行具有重大作用.文中通过P92钢630℃下的疲劳试验,研究了其在不同应变幅和应变速率下的疲劳寿命以及应力—应变关系,并结合断口形貌分析了P92钢的断裂机理.结果表明,P92钢属于高温循环软化材料,其疲劳寿命随塑性应变幅的增大而呈指数下降,同时应变速率的增大会导致其疲劳寿命的增大.P92钢疲劳断口分为疲劳源区、裂纹扩展区以及断裂区.高应变幅下蠕变孔洞和二次裂纹的增加是导致其疲劳寿命降低的主要原因.     

P92钢630°C下的高温低周疲劳行为分析

P92钢作为新一代耐热钢,其服役温度正随着超超临界机组的不断推广而逐渐提高,而高温疲劳性能对保证电厂的安全运行具有重大作用.文中通过P92钢630℃下的疲劳试验,研究了其在不同应变幅和应变速率下的疲劳寿命以及应力—应变关系,并结合断口形貌分析了P92钢的断裂机理.结果表明,P92钢属于高温循环软化材料,其疲劳寿命随塑性应变幅的增大而呈指数下降,同时应变速率的增大会导致其疲劳寿命的增大.P92钢疲劳断口分为疲劳源区、裂纹扩展区以及断裂区.高应变幅下蠕变孔洞和二次裂纹的增加是导致其疲劳寿命降低的主要原因.     

汽车稳定杆用55Cr3弹簧钢的低周疲劳性能

从汽车稳定杆用钢的实际应用需求出发,采用轴向应变控制方法,应变循环比R为-1,试验频率为0.1～1.0 Hz,疲劳试验加载波形为三角波,轴向总应变幅范围设定为0.35％～1.2％,测试了55Cr3弹簧钢低周疲劳性能,并对试验数据进行拟合计算,得到55Cr3弹簧钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线和过渡疲劳寿命;通过拟...     

分接开关主驱动轴低周疲劳行为及断裂特性

针对分接开关主驱动轴球墨铸铁部件,系统研究了其低周疲劳性能及断裂特性。结果表明,EN-GJS-700-2球墨铸铁的疲劳寿命强烈依赖于施加的循环应变幅。进一步研究发现,疲劳寿命主要取决于循环应变幅中的塑性分量,以至于疲劳寿命与循环总应变幅满足Coffin-Manson方程。SEM断口形貌显示,不论是低应变幅还是高应变幅下,球墨铸铁表面处的球状石墨/珠光体界面是疲劳裂纹的优先萌生位置,并呈现出多源特征。在随后的裂纹扩展过程中,高应变幅断口平坦,解理断裂特征明显,难于观察到疲劳条纹。但在低应变幅下,球形石墨和珠光体显著参与塑性变形,疲劳条纹变得明显。     

不同应变幅下高锰钢的低周疲劳性能研究

对铸态高锰钢(120Mn13)进行了常温拉伸及低周疲劳试验,研究了试样在拉伸变形中的动态应变时效,在拉压疲劳变形过程中的循环应力应变行为、循环硬化软化行为及裂纹扩展行为等。结果表明：在拉伸曲线中发现了代表动态应变时效作用的峰状低频A型锯齿和波纹状高频B型锯齿。在不同应变幅下的低周疲劳实验中,试样均先循环硬化,后循环软化直至断裂。随着应变幅的增加,其最大循环拉应力逐渐增加,疲劳寿命却降低。高应变幅下的裂纹多沿晶界扩展,但裂纹偏转次数及二次裂纹数量增多,这是其寿命较低应变幅下相差较小的主要原因。     

国产316LN不锈钢的室温低周疲劳行为研究

测试了国产第三代核电站一回路主管道材料-316LN不锈钢的室温低周疲劳性能,讨论了微观机理并建立了Manson-Coffin疲劳寿命模型。结果表明,随着应变幅的增大,滞回曲线宽度及峰值应力随之增大,疲劳过程中先后发生了循环硬化、快速循环软化、慢速软化和失稳四个变形阶段;应变幅由0.2%逐渐增加至1.2%的过程中,疲劳周次从105逐渐降低至102;疲劳断口由裂纹源区、扩展区和最终断裂区组成,疲劳裂纹主要萌生于表面,裂纹区具有典型的疲劳辉纹形貌,最终断裂区具有韧窝形貌。     

低温环境对9%Ni钢SMAW接头低周疲劳性能的影响

对9%Ni钢焊条电弧焊接头的低周疲劳性能进行了测试,绘制了室温环境的应变-寿命曲线,测试了低温(-180℃)环境下高应变幅值(0.6%)的低周疲劳寿命,观察了不同测试温度的试样断口,分析低温环境对裂纹萌生和裂纹扩展过程的影响。结果表明,在高应变幅值循环作用下,9%Ni钢接头在低温环境中出现循环硬化效应,而在室温中出现循环软化效应,表明低温环境有助于减缓9%Ni钢接头的裂纹萌生过程,裂纹的扩展速度在低温时有所增加。     

CP800钢的低周疲劳特性研究

CP800钢是一种汽车用800 MPa级复相钢。采用加载频率为1 Hz、应力比为-1的拉压疲劳试验研究了汽车用CP800钢的低周疲劳特性。采用Coffin-Manson方程对试验数据进行拟合绘制拟合曲线得到疲劳参数σ'_f、b、ε'_f、c。预测循环次数2N_f与应变幅Δε_t/2之间的关系方程为Δε_t/2=2269.4/2.3×10~5(2N_f)~(-0.107)+0.72(2N_f)~(-0.779)。采用体视显微镜和扫描电镜观察分析疲劳试样断口的宏观和微观形貌。分析发现:CP800钢疲劳试样断口有多个裂纹源,裂纹扩展区有明显的疲劳辉纹,瞬断区存在大量韧窝。钢的循环应力变化的效果为:疲劳寿命的前半段试样承受应力较大,并逐渐硬化;后半段承受的应力减小发生软化。