300M钢腐蚀疲劳小裂纹扩展特性及其超载效应

在３．５％ＮａＣｌ溶液（ＳＷ）、蒸馏水和空气三种环境,两种应力比和四种应力水平的实验条件下对３００Ｍ（４０ＣｒＭｎＳｉＮｉＭｏＶ）钢腐蚀疲劳（ＣＦ）时长裂纹扩展（ＬＣＧ）和小裂纹扩展（ＳＣＧ）特性的影响进行了研究．对不同应力水平下,周期超载对３００Ｍ钢在空气与ＳＷ中的ＬＣＧ和ＳＣＧ特性的影响进行了对比研究．结果表明,晶界等微观障碍对小裂纹扩展的阻滞作用是高强钢小裂纹现象的本质原因．施加腐蚀环境,超载或提高应力水平均有利于小裂纹越过微观障碍．虽然超载显著降低长裂纹的裂纹扩展速率,但对小裂纹扩展则既可能引起迟滞效应,也可能引起加速效应．氢在晶界聚集,导致晶界脆化,可能是造成本文环境因素与力学因素对小裂纹扩展影响的一个主要原因．     

超高强度钢CF裂纹扩展的超载效应：Ⅱ试验验证与分析

对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在空气与３．５％ＮａＣｌ中性溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）的单次超载与周期超载效应进行了试验性研究．结果表明，ＣＦＣＧ超载迟滞效应由快速撕裂过程，迟滞过程和恢复过程组成．对于周期超载，当两次超载周次之间裂纹扩展长度ａｄ远小于超载塑性区尺寸ｒｐＯＬ与恒载塑性区尺寸ｒｐＣＬＡ之差，即ａｄ＜＜ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，ＣＦＣＧ会发生比空气疲劳时还强烈的超载迟滞效应．而当ａｄ＞ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，会发生超载加速效应．断口分析表明，当ａｄ＜＜ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，ＣＦＣＧ不会发生超载撕裂，而当ａｄ＞ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，会发生显著的超载撕裂．上述试验的宏观规律与断口特征均验证了前文所建立的ＣＦＣＧ超载效应的定量描述模型．     

马氏体与贝氏体组织GC—4超高强度钢的腐蚀疲劳裂纹扩展

本文研究了马氏体组织与贝氏体组织４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ（ＧＣ－４）超高强度钢的腐蚀疲劳（ＣＦ）裂纹扩展特性及机理。结果表明，不显微组织状态下，ＧＣ－４钢在３．５ＮａＣｌ溶液中的ＣＦ裂纹扩展曲线上，都出现了类似于应力腐蚀的平台区，而且马氏体组织ＧＣ－４钢的平台区裂纹扩展速度远大于贝氏体组织。断口分析与理论研究表明，氢脆在ＧＣ－４钢的腐蚀疲劳中起重要作用。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的机理

针对高强度低合金钢、钛合金和镁合金进行了腐蚀疲劳裂纹的扩展FCG、外加电压对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响以及断裂表面的研究。在外加电压对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响的研究过程中,在一段时间内发生极化,可以根据此期间内的开路电压记录裂纹扩展速率,并测量极化情况下的裂纹增长速率。由于裂纹扩展测量技术的进步,测量的时间很少超过300s,这使观测非独立模式阴极极化对于腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响成为可能。当最大应力强度（Kmax）超过给定材料--溶液组合的特定临界特征值时,阴极极化会加速裂纹的扩展。当Kmax低于临界值,而所有其他条件（试件、溶液、pH值、载荷频率、应力比率、温度等）不变时,同样的阴极极化会妨碍裂纹扩展,或者对于裂纹扩展无影响。断口显微分析结果显示,阴极极化下加速裂纹的扩展是由于氢致腐蚀(HIC)。因此,根据氢致腐蚀机理以及KHIC和△ KHIC的显示,Kmax的临界值,以及应力范围（△ K）是由相应的腐蚀疲劳裂纹扩展的症状所确定的。当Kmax > KHIC（△ K > △ KHIC）时,腐蚀疲劳裂纹扩展的主要机理是HIC。对于大多数的材料--溶液组合的研究表明,当Kmax < KHIC（△ K < KHIC）时,应力协助扩散在腐蚀疲劳裂纹扩展中起决定性作用。     

表面处理对低合金高强度钢腐蚀疲劳性能的影响

本文研究了表面喷丸、表面镀锌以及喷丸十镀锌处理对低合全高强度材料CrMoV钢腐蚀疲劳性能的影响。并且通过断口和全相观察,分析了它们的腐蚀疲劳断裂过程,并对提高腐蚀疲劳性能的原因进行了分析讨论。     

16Mng钢短裂纹腐蚀低频疲劳的断裂力学特性

应用弹塑性断裂力学和△Ｊ参数，研究了１６Ｍｎｇ钢短裂纹的纯机械疲劳和氢蚀疲劳特性。并用ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｊ）＾ｎ计算了裂纹的扩展速度和门槛值。用金相法考察了裂纹扩展途径。结果表明，氢的渗入降低了裂纹扩展的门槛值，加速了裂纹的扩展速度。     

EFFECIS OF TEMPERATURE AND OVERLOAD RETARDATION ON CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH OF HIGH STRENGTH STEEL

The fatigue crack growth rate (CGR) of ultra high strength steel 30CrMnSiNi2A in distilledwater at 18,35 and 55℃ were measured.It was confirmed that the temperature is strongly af-fected on the corrosion fatigue CGR of ultra high strength steel.An expression concerning theeffects of Δ K and temperature on the CGR was proposed.The fact that the apparentactivation energy (36.6 kJ/mol) resulted from regressive analysis of CGR data was similarto the activation energy of hydrogen diffusion in γ-Fe,strongly supporting the theory ofhydrogen-assisted crack growth.The overload retardation effect was greatly reduced in cor-rosion fatigue crack growth,especially at lower frequency,e.g.,0.1 Hz.This phenomenonmight be due to the increase of the SCC component of CGR after an overload.     

CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH OF MEDIUM STRENGTH STEEL HT60 IN SYNTHETIC SEA WATER

The corrosion fatigue crack growth and near-threshold characteristics of a medium strengthsteel HT60 were investigated using compact tension specimens exposed to synthetic sea water.The da/dN-△AK_(eff) relation in air can give a conservative estimation of da/dN-△K relationsin sea water. In the case of high R, however, crack growth acceleration at high △K regionsappears to be cantrolled by the stress-assisted dissolution. The crack opening stressinlensity factor K_(op) detected by the back-face-strain method is the result of crack surface incontact with the corrosion products and therefore an overestimated value of K_(op) at the cracktip is given.     

高强度钢压剪疲劳裂纹扩展的实验研究

滚珠轴承接触点附近的高压剪应力是引起轴承疲劳破坏的原因。为获得高强度钢在压剪疲劳加载下的断裂性态,通过轴向裂纹薄壁圆筒的压剪疲劳加载试验,研究了这类材料的疲劳破坏规律。结果表明,复合疲劳加载时门槛值对压应力分量并不敏感,但对扩散速率和临界扩展角却有明显影响。裂纹扩展速率随压应力增加而提高,裂纹较快达到失稳;裂纹扩散角则随压应力增加而减小,疲劳裂纹将向有利于Ⅰ型断裂的方向扩展。这表明轴承滚道内,任何平行于压应力的缺陷、微裂纹都将是十分危险的。     

HT60高拉力钢在人工海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展特性

对高拉力钢HT60的腐蚀疲劳裂纹扩展特性和门槛值区域特性,采用紧凑拉伸试件在人工海水中进行了实验和研究,结果表明:在空气中的da/dN与ΔK_(cff)关系可以作为在海水中的da/dN与ΔK关系的一个偏保守的预测;在高应力比的高ΔK区域,由于应力诱起溶解促进了裂纹扩展的加速;该裂纹开口应力强度因子K_(op)仅反映了裂纹表面同腐蚀生成物接触的结果,从而导致了K_(op)在裂纹尖端的偏大的估计结果。     

国产海洋用钢36Z焊缝腐蚀疲劳裂纹扩展的研究SCIEI

本文给出了国产海洋用钢36z焊缝及热影响区在人工合成海水中不同频率的裂纹扩展特征,并与国外同样强度级别的海洋用钢A537焊缝的裂纹扩展率进行了比较。结果表明,在人工合成海水中国产钢焊缝和热影响区低频比高频下的裂纹扩展率分别高3—5倍和4—10倍;国产钢焊缝与A537焊缝的裂纹扩展率基本相当。本文对腐蚀介质下焊缝裂纹扩展规律和断裂特征进行了讨论。     

不同类型过载下Ⅰ型疲劳裂纹的扩展行为

研究了Ⅱ、Ⅲ型过载对Ⅰ型疲劳裂纹扩展行为的影响并与Ⅰ型过载进行比较．结果表明：单周Ⅱ、Ⅲ型过载也延迟了其后的Ⅰ型疲劳裂纹扩展，但作用程度小于Ⅰ型过载；过载延迟效应随过载时基础载荷的降低和过载比的加大而增强，在近门槛区过载表现为疲劳裂纹扩展停止、疲劳门槛提高，在高基础载荷过载时疲劳裂纹则延缓、减速扩展．过载延迟行为主要由裂尖尾迹塑性诱导裂纹闭合和裂尖附近残余压应力状态引起。     

应力比和频率对低合金钢腐蚀疲劳裂纹扩展机理的影响

在理论分析裂尖局部应变、应变速率及溶解速度的基础上、实验测定了低合金钢ZG20SiMn,SM50B—Zc的腐蚀疲劳裂纹扩展速率,并随着裂纹的扩展测定了裂纹内和裂纹尖端的pH值和金属电极电位、指出降低频率和增加应力比所导致的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的增加部分主要来自于氢脆的加速作用     

高强度抽油杆用钢的腐蚀疲劳行为

研究了高强度抽油杆用钢３８ＭｎＣｒＮｉＭｏ经８９０°Ｃ×１ｈ空冷＋６０００Ｃ×１ｈ空冷（回火）及８９０°Ｃ×１ｈ空冷（正火）处理后，在空气、蒸馏水和３．５％ＮａＣｌ水溶液中的疲劳裂纹扩展速率（ＦＣＧＲ）及外加极化电位对ＦＣＧＲ的影响，并对腐蚀疲劳（ＣＦ）断口及金相组织进行了微观分析。结果表明，该钢经两种工艺热处理后在中性水溶液中疲劳裂纹扩展均属氢脆（ＨＥ）机制。由于回火样强度较低，塑性较好，对ＨＥ敏感性较低，所以具有较高的疲劳抗力，ＦＣＧＲ较低。文中就ＣＦ过程中裂纹扩展对ＨＥ的敏感性进行了讨论。     

应力比和频率对GC－4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明，在高应力比时，ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ，且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑，导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．