金属拉伸试验速度对屈服强度的影响及其负荷速率的控制

通过理论分析及实验数据，表明拉伸试验速度对屈服强度影响很大，依据国家标准，由平均应力速率公式推导出负荷速率公式，根据负荷速率公式可以简单，直观，方便地进行了大批量日常拉伸试验的操作。     

关于低碳钢屈服延伸现象的研究现状

低碳钢因其优良的塑性常被用于家电和汽车面板。在低碳钢工业生产中,节能、高效的连续退火工艺取代能耗高、效率低的罩式退火工艺后,低碳钢在使用过程中遇到了严重的质量问题——因时效而产生的屈服延伸现象。屈服延伸现象是指低碳钢经人工时效或长时间的自然时效后,钢板表面在变形过程产生不均匀塑性变形而出现褶皱的现象,又称吕德斯带,该现象对钢板的表面质量和性能造成严重的损害。屈服延伸现象受碳氮含量、晶粒尺寸、合金元素、工艺参数和应变等因素影响,在明确屈服延伸现象发生的微观机理前提下,选择适当的成分和工艺参数能够在一定程度上减少或消除屈服延伸现象。关于屈服延伸的出现一般认为与晶体内间隙原子(碳原子和氮原子)的偏聚有关:经典理论认为屈服延伸现象是由于间隙原子在晶体内位错周围偏聚(也称柯氏气团),柯氏气团对位错的反复钉扎和解钉扎过程导致了屈服延伸;但是部分学者认为屈服延伸现象是偏聚在晶界上的间隙原子对位错运动的反复钉扎和解钉扎引起;也有部分学者认为是两者共同作用的结果。因此,关于出现屈服延伸现象的原因的争议在于间隙原子偏聚的位置,即偏聚于位错周围形成柯氏气团或偏聚于晶界。为了有效消除屈服延伸现象带来的危害,近些年来除研究屈服延伸现象发生的微观机理,即探究屈服延伸发生过程间隙原子偏聚的位置外,研究者们也探索了屈服延伸现象发生的微观力学行为。针对屈服延伸现象的研究引入了内耗、三维原子探针、聚焦离子束等先进技术手段,可实现对基体、晶界和位错等位置上各元素含量的表征,为进一步明确屈服延伸现象产生机制奠定基础;纳米压痕和扫描电镜原位拉伸等技术可用来研究屈服延伸发生过程的微观形变机理。其中采用纳米压痕技术研究屈服延伸现象时所得载荷-位移曲线上出现的晶界pop-in现象已被证实与屈服延伸现象存在联系,否定了较早认为初始pop-in现象与屈服延伸现象存在联系的观点。本文对屈服延伸的影响因素、机理和研究方法等方面进行了系统的综述,以期为低碳钢连续退火工业生产工艺中消除屈服延伸现象提供一定的线索,在降低生产成本、提高低碳钢表面成形质量方面有重要意义。     

对GB/T 228.1-2010中拉伸试样制备的建议

用线切割加工方式制备的拉伸试样进行拉伸试验,得到的强度低于铣削加工的拉伸试样的强度,通过对比试验说明了线切割加工方式对强度试验结果的影响.结果表明:GB/T 228.1-2010中对线切割加工方式制备拉伸试样没有明确的加工余量规定,建议在GB/T 228.1-2010中给出线切割加工方式制备拉伸试样的加工余量.     

普通低碳钢的强度与温度、应变速率的关系

本文研究一种普通低碳钢在不同温度和不同应变速率下的强度变化过程。在应变速率ε=10~(-4)—10~2的范围,屈服强度可以分为两个区域:速率不敏感区和敏感区。回归分析后得到两区屈服强度的联立方程:(?)在第一区域,屈服强度对加载速率和温度的敏感性较小,这一过程与位错运动过程的粘滞作用有关。第二区的速率敏感性较大,其强化过程受位错热激活过程控制。     

通过硬度确定板材大变形硬化曲线的方法研究

为了获得板材在大变形范围内的硬化性能,采用硬度试验与单向拉伸试验相结合的方法对材料的硬化行为进行了研究.以碳钢板为研究对象,通过测量断裂后试件不同部位的微氏硬度获得变形量与硬度之间的关系,并结合硬度与屈服应力的关系,获得了常规拉伸试验方法无法获得的大变形阶段的硬化行为.结果表明,通过该方法获得的硬化曲线变形范围广,结果可靠,能够满足塑性大变形的需要.     

低碳钢在拉扭复合动应力作用下的实验研究

本文介绍了我们研制的拉—扭复合动应力材料试验机以及实验方法。在该机上对低碳钢的实验结果表明：在拉—扭复合动应力状态下，等效应变率在３５／ｓ～６５／ｓ范围内，等效应力σ和等效应变ε曲线在塑性变形阶段几乎是平行的，符合Ｍｉｓｅｓ屈服条件，动态初始屈服面几乎是相似的椭圆。验证了过应力模型的正确性，发现在给定等效应变率下，ω～ε间的曲线具有单一性的特征。     

用非比例试样获取比例试样断后伸长率的方法

根据金属材料均匀塑性变形阶段单位长度塑性伸长相同,以及颈缩变形只在局部长度内发生这一规律,建立了一种用标距小于标准比例试样标距的非标准试样获得标准比例试样断后伸长率的方法。经过试验验证,用该方法测得的断后伸长率与GB/T 228-2002标准规定的方法获得的伸长率相吻合。     

低碳钢金相试样铁素体晶粒表面发灰原因

在对某低碳钢进行金相检验的过程中,发现其铁素体晶粒表面发灰。采用金相检验、腐蚀试验和划痕试验等方法研究了晶粒表面发灰的原因。结果表明：试样表面残留抛光划痕,使试样表面粗糙度变大,造成了漫反射现象;每个晶粒的位向不同,抛光划痕引起的内应力也不同,使得每个晶粒的腐蚀程度不同,从而引起了表面形貌的差异,最终导致铁素体晶粒表面发灰。     

Plastic Deformation in Quench-and 650℃ Tempered Steel

The variations of the dislocation structuresin the quench and 650℃ tempered steel withincrease of elongations have been investigatedby using transmission electron microscopy. Inthe small elongation stage, the boundaries betweenferrite and carbide in this steel can releasedislocations. As the elongations increase, themoving dislocations in the ferrite slip ontothe carbides. Then, the interaction betweenmoving dislocations and dislocations releasedfrom this boundaries, and the interaction betweenthe dislocations moving to the carbides in everyslip plane occurs. Thereby, the dislocationtangles around the carbides can be formed.In the large elongation stage, the dislocationtangles with high dislocation density and thedeveloped dislocation cells are formed.     

Influence of Shock Pre‐Compression Stress and Tensile Strain Rate on the Spall Behaviour of Mild Steel

Abstract: A series of plate‐impact spall experiments were conducted to investigate the influence of shock pre‐compression stress and tensile strain rates on the dynamic tensile fracture (or spall) behaviour of shocked mild steel. The shock pre‐compression stress amplitude and tensile strain rate were controlled independently to ensure that only one single‐loading parameter varied for each experiment. A push–pull type velocity interferometer system for any reflector (VISAR) was used to measure the free surface velocity profiles of samples. It is observed from experimental results that the influence of shock pre‐compression stress amplitude on the spall strength is less significant in the range attained in these experiments, whereas with increasing tensile strain rate, an evident 65% increase of spall strength is determined in the present tensile strain rate range of 10⁴ to 10⁶ s^?1. VISAR data are compared with finite‐difference calculations employing a modified damage function model with a percolation–relaxation function, and a good agreement between the calculation and the experiments was obtained. Preliminary simulation results also revealed that a critical damage exists, which physically corresponds to the critical intervoid ligament distance for triggering the onset of void coalescence, and may be regarded as a material parameter for describing the dynamic tensile fracture and independent of the loading conditions.     

低碳钢解理裂缝源的微观分析

本文通过对低碳钢光滑拉伸试样及缺口弯曲试样在低温下断裂的断口表面形貌及其纵剖面金相所进行的SEM观察,揭示了解理裂缝萌生及扩展的随机性,分析了解理断裂过程的控制因素。建立了“解理裂缝源”的概念以与“解理初裂缝”相区别,据此并结合显微组织特点,指出了低碳钢解理断裂的微观机制。     

Annealing-induced Hardening in a Nanostructured Low-carbon Steel Prepared by Using Dynamic Plastic Deformation

Lamellar nanostructures were induced in a plain martensitic low-carbon steel by using dynamic plastic deformation at room temperature.The nanostructured steel was hardened after annealing at 673 K for20 min,with a tensile strength increased from 1.2 GPa to 1.6 GPa.Both the remained nanostructures and annealing-induced precipitates in nano-scale play key roles in the hardening.     

强化机制对钢的冷脆特性的影响

本文研究了在沉淀强化和细晶强化两种机制分别作用的处理条件下低碳钢系列温度断裂行为阐明了不同强化机制对钢件塑一脆转变特性的影响。结果表明,沉淀强化不影响材料解理特征应力 S_(c0),钢的冷脆特征温度 T~*_c 增高系由屈服极限σμ的提高引起。而在细晶强化条件下σ_y和 S_(c0)均得到提高且后者提高的幅度大于前者,故使 T~*_c 降低。     

Atomistic Simulation of the Orientation-dependent Plastic Deformation Mechanisms of Iron Nanopillars

Tensile tests were performed on iron nanopillars oriented along [001] and [110] directions at a constant temperature of 300 K through molecular dynamics simulations with an embedded-atom interatomic potential for iron.The nanopillars were stretched until yielding to investigate the onset of their plastic deformation behaviors.Yielding was found to occur through two different mechanisms for [001] and [110] tensions.In the former case,plastic deformation is initiated by dislocation nucleation at the edges of the nanopillar,whereas in the latter case by phase transformation inside the nanopillar.The details during the onset of plastic deformation under the two different orientations were analyzed.The varying mechanisms during plastic deformation initiation are bound to influence the mechanical behavior of such nanoscale materials,especially those strongly textured.     

充氢Cr-Mo钢变形过程的声发射特征

对电化学充氢后的2.25Cr-1Mo钢进行拉伸实验,并在实时拉伸过程中采集声发射信号。结果表明:充氢后2.25Cr-1Mo钢抗拉强度为536.30MPa,下降约57MPa;断面收缩率为43.62%,下降约7%。拉伸断口上出现由氢脆引起的"白点"特征与准解理断裂形貌。充氢后试样拉伸过程弹性阶段的声发射信号活动增强,而屈服阶段的声发射信号活动减弱,变形过程的声发射信号累积绝对能量值要比未充氢试样低约1个数量级。充氢试样拉伸产生的声发射信号比未充氢试样的信号幅值降低约0.33mV,频宽降低0.06MHz。通过对声发射信号的分析发现,充氢试样变形的微观机制为氢促进位错发射与运动,而交叉滑移受到抑制。     

30CrMnSiA钢超塑性变形中的机理问题

利用扫描电镜和透射电镜研究了30CrMnSiA钢超塑性变形中组织结构变化。结果表明,变形中合金元素的扩散导致横向晶界的宽化,并且富集了Si、Cr、Mn元素。三角晶界上呈现的显微空洞宏观调节了晶粒的三维重排过程。未溶碳化物与晶格位错、晶界以及晶界位错之间有相互作用关系。扩散和位错运动微观调节了晶界滑动,并导致它的发展。     

镁合金的塑性变形机制和孪生变形研究

概述了镁合金的塑性变形机制,介绍了镁合金的主要孪生系及其表征技术,详细分析了变形温度、变形速率、受力方向和晶粒尺寸等对镁合金孪生变形的影响,讨论了孪生变形对镁合金塑性变形、动态再结晶、力学性能与断裂的影响。孪生通常发生在粗大晶粒中,晶粒细化可以激活镁合金中的非基面滑移,抑制孪生变形和降低镁合金的各向异性,指出细晶镁合金的研制和工业化生产是变形镁合金发展的重要方向。