Hy钢焊件在海水中的应力腐蚀开裂

用予裂纹悬臂梁试样研究了 Hy-100和 Hy-130钢的基体金属和焊缝在海水中阴极保护电位为-1.0伏(相对于 Ag/AgCl)时的抗应力腐蚀开裂(SCC)能力。本研究的目的是鉴别对决定抗SCC 能力有重要影响的冶金和焊接因素,并确定使 Hy 钢敷焊焊缝金属获得与轧制基体板材相同的抗 SCC 能力的可能性。对金属极气体保护焊(GMA)、金属极电弧焊(SMA)和钨极气体保护电弧焊(GTA)制成的焊缝金属以及对轧制板材基体作了机械性能、金相和应力腐蚀开裂试验。发现强度水平是控制Hy-100和 Hy-130钢基体金属和焊缝金属在海水中的 SCC 界限值水平的支配因素。在决定 Hy 钢焊缝金属的抗 SCC 能力方面,由焊接工艺和参数确定的显微组织比化学成分更重要。当采用低敷焊速度的 GTA 焊接工艺时其 SCC 的界限值水平可与轧制板材基体相当。对焊缝金属显微组织可进行有效的再加热细化和回火的焊缝参数对 Hy-130钢焊缝金属获得最大的抗 SCC 能力显得很重要,而强度相对较低的 Hy-100钢焊缝1英寸(25毫米)厚的 SCC试样则有很高的抗 SCC 能力。     

HY-130钢焊件的氢脆开裂

本文通过增广应变试验来研究HY-130焊件中氢脆裂纹的起源及扩展。在焊缝金属所发现的裂纹扩展形态表明,由于位错的堆垛会在界面形成裂纹。而且,特别大的塑性应变总是伴随着裂纹扩展。为证实这一观察,对用电解法充氢或无氢的HY-130钢试样进行了增广应变开裂试验,测量了试样缺口根部的塑性应变。果然,此塑性应变具有明显的滞弹性并且显示出与氢脆相同的对氢含量和应变速率的依赖性,即随着氢含量增加且应变速率降低,塑性应变增加。然而,氢对试样的硬度无影响。本文根据这些观察结果对氢脆的机理进行了讨论。     

40CrMnSiMoVA钢疲劳裂纹增长特性

一、引言 由于冶金的以及工艺的原因,材料中可能存在某些缺陷;航空产品在环境或反复加载工作条件下的应力集中处也会产生裂纹。考虑到高强度材料的特性,对于可能含有裂纹的高强度材料的疲劳断裂特性的研究是很重要的。而疲劳载荷下的亚临界裂纹扩展特性,不仅为合理选材而且也为预计构件剩余寿命、确定构件检修周期提供所需的数据。     

HY-80和HY-130钢及其焊件的动态断裂韧性参数

对Hy-80和Hy-130钢以及它们的焊缝金属的动态断裂韧性参数下限值作出了鉴定。报道了直接测定得来的特定参数K_(1d)和K_(1m),并一并报道了由大量的夏比能量、零塑性转变温度以及动态撕裂能测量值而估计得来的K_(1d)和K_(1m)。着重点在于:在船舶结构中,在30°F——最低的预定服役温度条件下,采用弹性动态分析方法,确定裂纹增长的起始、扩展和终止的下限值。在上述这些条件下,业已发现Hy-80钢的K_(1d)/αy比值大约等于2in~(1/2),而在同样条件下,Hy-130钢以及Hy-80和Hy-130的焊缝金属的K_(1d)/αy比值大约是1in~(1/2)。可见,Hy-8O板材在动载条件下的抗断能力显然比其它三个等级的受检材料要高得多。     

HY-130钢在3.5%NaCl溶液中的短疲劳裂纹扩展

使用带有长度为0.4～2.5mm单侧裂纹的短裂纹试样在空气和3.5％NaCl溶液中进行了HY-130钢的疲劳裂纹扩展试验。发展了用直流电位差法连续检测短裂纹扩展。通过对长裂纹(长度大于10mm)的裂纹扩展速率与应力强度因子幅值(△K)之关系的比较,研究了在疲劳裂纹扩展中裂纹尺寸的化学诱发效应。一个长度为0.4mm的裂纹被认为是微观组织及力学意义上的长度,它在空气中呈现出与长裂纹相同的da/dN-△K关系,在3.5％NaCl溶液中,这种长度的裂纹比长裂纹扩展约快一倍。裂纹长度达1.1mm时,扩展速率与长裂纹的da/dN-△K曲线吻合,且根本不受应力幅值及应力比的影响。根据介质种类的输送方式,讨论了电化学裂纹模型。     

铝合金焊件的疲劳性状

本文献综述旨在鉴定有关铝合金焊接件疲劳性状方面目前可用的资料。这篇综述不但包括对已发表的论文和报告的评论,而且还包括对许多铝公司所做的尚未发表的许多报告的评论。本文查阅了近300篇论文和报告,其中与本论题相关的约只有80篇。约40篇报告有定量的数据,其中很多是未曾发表的各公司撰写的报告。报道了400多个试验系列,约5,000多次单项试验。所用的大部分数据是从研究5000系合金(或与该合金相当的其它国家的合金)以及6000系和7000系合金的重要资料取得的;2000系和3000系合金现有的数据是很有限的。采用为本研究而制定的计算机程序,对全部数据进行统计分析以确定影响疲劳性状的诸因素。文中简要归纳了焊接接头疲劳试验方法和分析方法以及影响疲劳强度的诸因素。讨论了对接接头和角接接头的疲劳性状,并对下一步研究提出了建議。文章末尾给出详细的文献目录和附录。附录中包括所评述的试验资料的详细数据一览表。     

从材料角度探讨高强度钢焊件中的亚临界裂纹

屈服强度范围在100～200千磅/英寸~2的钢焊件由于应力腐蚀和氢一应力开裂而引起的亚临界开裂与高性能海洋结构的完整性直接相关。本文叙述了美国海军关于钢焊件亚临界开裂的一项新的技术发展规划,鉴定了一些冶金变量和冶金措施的作用并概括说明了目前为实現这一规划目标所制订的一些计划。     

低合金钢疲劳裂纹增长的门限值

<正>~~     

人工海水中结构钢在不同电位、裂纹深度和加载频率下的慢速腐蚀疲劳裂纹增长

为了得到海水中钢的慢速腐蚀疲劳裂纹增长的实验数据,业已建立了一种对十二条裂纹同时进行研究的专用技术设备和试验程序。研究注重于对试验条件加以选择和控制,典型条件有BS436050D钢,t=12℃,应力比R=0.02—0.06。本文主要结果以裂纹扩展速度da/dN的形式给出,da/dN以10~(-7)～10~(-5)毫米/周次的低da/dN范围内的应力强度幅△K的函数的形式表示,对这些结果进行统计处理并评价了各种参数的意义。本文已经指出了与空气比较人工海水的显著影响,并说明了电化学电位和裂纹深度的重要影响,据本研究所得结果表明,对于浅裂纹,各种腐蚀条件可最大地增大裂纹增长率,同时,通过阴极保护又可最有效地减小裂纹增长率。本文指出,就这些影响来说,对初始裂纹深度a=1—3毫米和初始裂纹深度a=3—7毫米这两种裂纹是迥然不同的。在本研究中未明显地揭示在10和60周/分的两种加载频率下以及-800和-1100毫伏的不同电位下裂纹增长率的可能差异。虽然在所研究的范围内,这些差异似乎是小的,但特别低的电位和不同频率的通常影响是很重要的,因而应在将来的工作中予以校核。未来的工作,也应进一步研究较高R值和其它参数之影响。     

5456-H117铝合金焊件的疲劳性能

本研究获得了关于5456-H117铝合金焊件在大气和在海水中的高周疲劳性能数据,并测定某些因素(表面状态和接头类型)对铝合金焊件疲劳性能的影响。在轴向载荷R=O时获得的数据表明,10~7的周次的海水腐蚀疲劳极限为12千磅/英寸~2(8.27兆帕)。这一极限值明显高于以前用弯曲加载所确立的极限值。本研究还测出,5456-H117铝合金单道焊和双道焊焊件的大气的疲劳性能相近。这就表明,在这些焊件中,冶金因素(诸如再熔、再凝固)的差异以及焊珠几何形状在疲劳性能方面拜不起重要作用。最后,发现表面状态(即:精细抛光的表面与粗糙的机加工表面对比)对5456-H117焊件的腐蚀疲劳性能没有明显的影响。表面抛光并未改进疲劳性能归咎于在焊缝试样中存在着皮下微孔隙,因为这些皮下微孔隙明显地控制着海水环境中的裂纹起始。     

爆炸复合钢板疲劳裂纹的增长行为

通过在不变的应力强度因子范围内进行疲劳裂纹增长试验及通过对疲劳裂纹增长进行有限元弹-塑性分析,研究了爆炸复合钢板疲劳裂纹的增长行为。探讨了初始残余应力、硬化层和每一原始材料的屈服点对裂纹传播的影响。由有复合界面、接近界面的硬化层和残余应力的爆炸复合材料的检验得出如下结论:疲劳裂纹增长速率与应力强度因子范围无关,但与裂纹尖端应变范围的最大值紧密相关。     

低合金高强度钢的微观组织和疲劳裂纹扩展行为

用透射电镜观察了３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢等温的微观组织，疲劳裂纹扩展行为、裂纹尖端塑性区和位错结构，结果表明，等温状态组织由马氏体和贝氏体组成。在一个奥氏体晶粒内一般存在四个板条领域、裂纹尖端的塑性区内存在主位错带，疲劳断裂的基本组织单元为板条晶或板条束。裂纹遇到板条束界时方向发生较大偏斜。     

Hy-130焊件应力腐蚀开裂的断口组织和显微组织分析

本文对在3.5％的氯化钠溶液中进行抗应力腐蚀开裂(SCC)试验的Hy-130钢焊缝金属的单边缺口悬臂梁试样进行了断口组织和显微组织分析。焊件是使用标准焊条和具有基体金属成分的焊条通过钨极气体保护焊(GTA)、气体保护金属极电弧焊(GMA)和惰性气体保护金属极电弧焊(SMA)工艺制备的。其中某些试样以焊接状态进行试验,而其它试样在试验前进行了热处理。本研究的目的在于,使断口形貌和相应的显微组织与各种焊接状态及热处理状态的焊缝金属的抗应力腐蚀开裂性能相关连。研究发现用细小焊珠低熔敷速率的钨极气体保护焊(GTA)焊接工艺焊制的焊件具有最高的抗应力腐蚀开裂性能。因为这种焊接工艺使熔敷状态的焊接金属再加热,因此产生了一种均匀而晶粒细化的回火状态的显微组织,它主要因显微孔穴聚集而引起断裂。气体保护和惰性气体保护金属极电弧焊焊件中均产生粗晶粒的不均匀的显微组织。用这两种工艺焊制的试样均产生解理断裂。对钨极气体保护焊焊件进行热处理而故意使显微组织晶粒粗化,结果导致晶间断裂和抗应力腐蚀开裂性能的显著降低。另一方面,对钨极气体保护焊件进行热处理使显微组织晶粒细化,结果导致由于显微孔穴聚集而产生的断裂并改进了抗应力腐蚀开裂性能。焊接金属中主要合金元素含量的有限变化对抗应力腐蚀开裂没有明显的影响。     

16Mn钢在空气和3.5% NaCl溶液中的疲劳行为

采用哑铃状平板试样,分别研究了16Mn钢在空气中和3.5%NaCl溶液中的疲劳行为,获得了S-N曲线,并对疲劳试样的表面和断口形貌进行了观察。结果表明:3.5%NaCl溶液(与空气相比)使16Mn钢的疲劳强度有较大程度的降低,在空气中16Mn钢的疲劳极限为200 MPa,而在3.5%NaCl溶液中该钢则不存在疲劳极限;空气中的疲劳试样只有一个萌生于试样表面基体的裂纹源,而3.5%NaCl溶液中该钢的疲劳试样一般有多个裂纹源,除了极少数萌生于试样表面基体处,其余均萌生于表面的点蚀坑;空气中疲劳试样裂纹扩展区的断口形貌以疲劳辉纹为主,而3.5%NaCl溶液中的则以沿晶开裂等脆性特征为主。此外还对空气中16Mn钢的疲劳极限进行了预测,预测值与试验值基本吻合。     

轴取钢疲劳裂纹扩展速度的研究

研究了轴承钢碳化物及晶粒细化对轴承钢疲劳寿命的影响，结果表明：细化轴承钢中的碳化物可以使其疲劳裂纹扩展速率下降，而同时细化轴承钢中的碳化物和晶粒，会使其疲劳裂纹扩展速率下降更明显。     

论稳定裂纹增长与疲劳之间的关系

通过线弹性断裂力学的帕里斯定律能够描述中速范围疲劳裂纹增长。然而,如果涉及到全塑性变形,由 LEFM(线弹性断裂力学)法估计的这种裂纹增长速率常常偏低。本文,采用 J-R 曲线测定了由于塑性变形而引起增加了的裂纹增长速率。对两种不同钢种的三种不同几何尺寸情况来说,发现了这一模型在高速裂纹增长速率的一个宽范围内给出了非常好的结果。讨论了控制循环载荷下预示失稳的方法并且这一方法在实践上是行得通的。也讨论了位移控制下的失稳问题。     

用激光全息法监测焊件延迟裂纹的研究

本文用激光全息法配合声发射监测研究超高强度钢焊缝的延迟裂纹,结果表明:焊接后焊缝的延迟裂纹的启裂和失稳扩展可以被监测到,并且开裂情况与全息相及声发射之间有着一定的关系。     

在脉冲电流作用下钢中裂纹的愈合

对含有人工预置贯穿裂纹的钢进行脉冲电流处理．在光学显微镜和扫描电镜下观察了处理前后钢样品中裂纹和组织的变化．结果表明，脉冲电流处理可以使裂纹的局部在固态下愈合．愈合是在极短时间内发生的，不影响材料不含裂纹部分的原有结构．在电流通过裂纹时产生的较高温度使其有比较大的膨胀量，周围温度较低基体的约束导致向着裂纹内的压缩，从而使裂纹面上的原子重新成键接合．     

A537钢在盐水中疲劳裂纹尖端塑性区尺寸减小与声发射

研究了Ａ５３７低强度结构钢在空气和３．５％ＮａＣｌ中性水溶液中疲劳裂纹扩展及其相应的声发射规律。结果表明腐蚀疲劳裂纹扩展过程中声发射活动下降。由于裂纹尖端塑性区内的位错运动是疲劳与腐蚀疲劳裂纹扩展的主要声发射源，所以认为声发射活动性下降是氢使尖塑性尺寸减小所致。用激光散斑干涉法裂纹尖端应变分布，证明氢的存在使裂尖塑性区尺寸减小，氢的存在同提高裂尖局部材料的流变应力。