显微组织对中碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文试验研究了45 Cr 钢淬水,200℃回火态和40 MnB 钢淬水,200℃、500℃回火态的疲劳裂纹在第一、第二扩展阶段的扩展。试验结果表明,当疲劳裂纹处于第一扩展阶段时,两种钢在200℃回火态的疲劳裂纹主要是穿晶扩展,它们的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(△K_(th))基本相同。当疲劳裂纹进入第二扩展阶段后,晶界状态对疲劳裂纹扩展的影响明显起来。硼具有韧化200℃回火态组织晶界的作用,致使40MnB 钢的疲劳裂纹不优先沿晶界扩展。而45Cr 钢,疲劳裂纹优先沿高畸变能的晶界扩展,疲劳裂纹沿晶扩展速率加快,所以得到40 MnB 钢的da/dN<45Cr 钢的da/dN 的结果。当40MnB 钢500℃回火态的疲劳裂纹处于第一、第二扩展阶段时,均是穿晶扩展,断口上有明显疲劳条纹,裂纹扩展途径弯曲度大,从而使其在两个扩展阶段的da/dN 均低于两种钢200℃回火态的da/dN,△K_(th)值高于两种钢200℃回火态的△K_(th)值。     

15MnVN钢疲劳裂纹开始扩展规律的研究

一、引言门槛值(Threshold)△K_(th)和裂纹扩展速率da/dN是反映带裂纹构件抗疲劳性能的重要指标,是工程设计选材和安全性分析必不可少的参数。特别是在载荷谱的分析中参数△K_(th)起着重要作用。门槛值△K_(th)定义为: △K_(th)=△K|da/dn→o (1) 式(1)中△K=K_(max)—K_(min) 大量实验研究如果表明:在空气介质中和平面应变条件下,对于给定的材料,△K_(th)     

根据钢的拉伸性能估算疲劳裂纹扩展寿命

本文根据疲劳裂纹扩展研究的新进展,提出了一个新的疲劳裂纹扩展模型。据此,导出一个新的疲劳裂纹扩展表达式da/dN=B(△K-△K_(1h))~3,系数B是材料常数,可根据拉伸性能估算,从而揭示了da/dN与拉伸性能间的关系,为根据拉伸性能和△K_(th)之值估算钢的疲劳裂纹扩展寿命提供了可能。最后,本文给出了根据拉伸性能估算钢的疲劳裂纹扩展寿命的几个实例,从而检验了新公式的有效性。     

疲劳近门槛值区裂纹扩展模式变化的试验研究

利用扫描电镜观察疲劳门槛值区试样的裂纹表面形貌,研究了疲劳门槛值区裂纹扩展模式的分布,分析了裂纹扩展模式的变化对疲劳裂纹扩展速率da／dN的影响。结果表明,断口形貌存在面型断裂（沿晶或穿晶）（Faceted Fracture,FF）,面型断裂分数（Percentageof Faceted Fracture,PFF）最大值出现在循环塑性区尺寸接近原始奥氏体晶粒直径时。通过比较循环塑性区尺寸与晶粒尺寸,随着应力强度因子幅值AK的降低,裂纹先以辉纹型模式扩展,在PFF达到最大值后,裂纹以晶体学模式扩展。辉纹型模式扩展时,PFF的变化对da／dN影响不大;晶体学模式扩展时,由于FF诱发裂纹闭合,从而降低da／dN。     

大模数淬火齿条表面裂纹扩展规律及寿命预测研究

针对大模数齿条的疲劳寿命难以精确计算问题,对大模数表面淬火齿条的裂纹扩展规律进行了研究。建立了含共线初始双裂纹的齿条FRANC3D模型,齿条啮合区离散为15个区域载荷;分析了表面感应淬火齿条硬度分布、残余压应力分布对疲劳裂纹扩展寿命的影响,推导了齿条的断裂韧度K_(IC)与应力强度因子门槛值ΔK_(th);运用FRANC3D软件,对双共线初始裂纹在三种水平间距下的裂纹扩展、联通、继续扩展过程进行了仿真,得出了应力强度因子幅值ΔK随裂纹深度a扩展的表达式;根据裂纹扩展速率da/dN与ΔK、K_(IC)、ΔK_(th)的关系,预测了三峡升船机齿条的寿命N。研究结果表明:齿条满足疲劳寿命要求,但表面感应淬火降低了齿条的疲劳寿命;硬度分布对于裂纹扩展的促进作用大于残余压应力的抑制作用。     

球墨铸铁疲劳裂纹萌生及扩展机制的探讨

用电子显微断口分析和裂纹扩展途径的金相观察,探讨了不同珠光体和铁素体相对量的球墨铸铁的疲劳断裂机制,特别是疲劳裂纹萌生及早期扩展机制。结果表明：疲劳裂纹容易在石墨球和基体之间的界面萌生和扩展,石墨球边及基体中的次生裂纹对da/dN的影响有两重性。在疲劳裂纹萌生及早期扩展阶段,铁素体基本以周期解理和细条纹为主,珠光体基体为渗碳体解理和铁素体片上的疲劳条纹,80%珠光体球铁为上两种机制的混合。疲劳裂纹早期扩展速度为△K (th)所控制,疲劳裂纹孕育期N 0为σ s和△K (th)所控制。光棒或钝缺口下的N 0主要取决于σ s,尖锐缺口试样的N 0主要取决于△K (th)。在疲劳裂纹稳定扩展阶段,铁素体为疲劳条纹,珠光体为条纹与解理,80%珠光体中牛眼铁素体为条纹和晶间断。疲劳条纹的宽度能反映da/dN的变化,但两者往往不一致。疲劳裂纹快速扩展为条纹与静断特征混合,快速扩展速率受K (1c)的大小所控制。     

15MnVN钢56毫米厚板的疲劳裂纹扩展速率与门槛值

本文总结了15MnVN 钢56mm 厚板的疲劳裂纹扩展速率和门槛值的实验结果,研究了应力比、试件厚度、试验机等因素的影响。实验和分析表明,15MnVN 钢的裂纹扩展速率可表示为:da/dN=B(⊿K-⊿K_(th))~2,其中 B=15.9/E~2、并讨论了公式的意义及引起疲劳裂纹扩展速率实验结果分散性的原因。     

应用J积分法测定40CrNiMoVA(ESR)钢的低周疲劳裂纹扩展速率

采用控制恒应变幅的方法,测定了40CrNi3MoVA(ESR)钢的低周疲劳裂纹扩展速率。根据裂纹长度和对应的载荷大小求得循环J 积分(△J),与扩展速率(da/dN),得出da/dN=4.26×10~(-5)(△J_t)~(1.161)其中[da/dN]=[mm/cycle],[△J_t]=[KN/m]实验表明,J 积分可以用于低周疲劳裂纹扩展的研究。     

热处理参数对高碳钢低周疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高碳钢（1.0%C碳工钢;1.0%C,1.5%Cr轴承钢）经不同热处理后的疲劳裂纹扩展行为。试验结果表明：1.淬火温度、回火温度、疲劳裂纹扩展机制、二次碳化物尺寸、试样的淬硬深度等因素,均影响疲劳裂纹扩展速率da/dN。2.疲劳裂纹的扩展临界长度a c,仅受回火温度的影响。其它因素对a c值无可见的影响。3.高温淬火并低温回火后,疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展。     

"过载"在da/dN-△K曲线与△Kth降载法测量中的影响及其对策

对在10^-5－10^-7mm/cycle疲劳裂纹扩展曲线da/dN－△K和疲劳裂纹扩展门槛值△Kth测量中常用的降载法进行研究。每一级载荷疲劳裂纹扩展二次（△a1i，△N1i）和（△a2i，△N2i）。用多点多项式分别拟合（△a1i，△N1i，△K1i）和（△a2i，△N2i，△K2i），i＝1，2，3，…，n。每一种材料得到两条da/dN－△Kth。结果表明，降载法中的前一级载荷仍明显有过载作用，干扰材料疲劳裂纹扩展，影响测量数据的真实性。本文提出解决方法－－“二次扩展法”，即在每一级载荷,舍去受前一级载荷影响大的第一次循环数据，而用受前一级载荷影响较小的第二次循环数据作为疲劳裂纹扩展曲线da/dN－△K和计算疲劳裂纹扩展门槛值△Kth的数据。     

16MnR钢近门槛值疲劳裂纹扩展特性

本文研究了16MnR 钢近门槛值疲劳裂纹扩展的特性.提出用公式 dα/dN=C(△K(?)—△K~2(?))表征门槛值附近的疲劳裂纹扩展速率,通过试验给出了计算有效应力强度因子范围△K_(eff)的方法.计算结果与试验数据相吻合。     

15MnMoVN钢及焊件的裂纹扩展速率的实验研究

测定了15MnMoVN钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率。裂纹长度用断裂应变计电测测量,实验数据采用Paris公式dα/dN=C(△K)~2和dα/dN=B(△K-K_(th))~2两种不同的公式拟合,得出了裂纹扩展规律。分析比较了母材、焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展性能,还比较了15MnMoVN钢和15MnVN钢的疲劳扩展性能。     

40MnB钢回火马氏体疲劳裂纹的扩展

本文对40MnB、40Cr两种中碳钢低温回火马氏体的力学性能及疲劳裂纹扩展进行了对比研究。揭示了这两种钢在相近的高强度状态疲劳裂纹扩展行为及沿晶、穿晶断裂机制对裂纹扩展速度的影响。结果表明,微量合金元素硼改变了裂纹扩展途径和扩展方式,从而降低了疲劳裂纹扩展速率。40MnB钢较高的断裂韧性K_(IC)和断口显示的疲劳裂纹扩展机制,与硼所引起的组织精细结构的变化有密切关系。     

国产CF62钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率

研究了新钢种国产CF62钢与日本对比钢种（WEL-TEN62CF）在海水介质中的低周腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/dN，得出的da/dN～△K曲线可用Paris公式表达，符合腐蚀疲劳裂纹扩展速率的一般规律。国产新钢种CF62与日本对比钢种的da/dN基本相当，试验表明该钢在海水腐蚀条件下有较好的抗裂纹扩展性能。     

疲劳门槛的工程设计意义

本文讨论了疲劳裂纹扩展门槛△K_(th)作为工程设计准则的前提条件。分析结果表明:△K_(th)对疲劳设计的相关性和重要性主要与设计方法、构件服役载荷谱及无损检测技术水平有关。     

ZG20MnSi钢断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率试验研究

研究了ZG20MnSi钢及其焊接热影响区的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率。ZG20MnSi钢在常温下有较高的断裂韧度,δi达0.158mm,在0℃时δi为0.145mm。焊接热影响区的断裂韧度降低,但常温下δi也达0.146mm,在0℃时δi为0.139mm。ZG20MnSi钢在空气中的疲劳裂纹扩展速率方程为dn/dN=5.2857×10-12(△K)4.1;在滴水环境中的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=3.7515×10-13(△K)4.9。     

高强度低碳马氏体型钢的组织结构与疲劳性能的关系

本文对高强度低碳马氏体型钢的组织结构和疲劳性能间的关系进行了系统的研究。试验表明,在低温回火状态下,典型钢种25Si2Mn2CrNiMoV具有优良的疲劳强度和疲劳裂纹扩展抗力。试验钢中板条马氏中的位错亚结构,弥散分布的e碳化物以及良好的微观塑性延长了疲劳裂纹的萌生期。马氏体板条束,马氏体板条晶间的位向差以及马氏板条间的残余奥氏体薄膜则是控制疲劳裂纹扩展速率的组织结构因素。文中对在回火马氏体脆性区造成疲劳性能恶化的原因也进行了分析讨论。     

30Cr2MoV转子钢门槛值附近的疲劳裂纹扩展

测试了30Cr2MoV转子钢室温及550℃下的门槛值及其附近的疲劳裂纹扩展速率,对不同的试验结果作了比较。讨论了温度对门槛值及其附近的da/dN的影响;应力比对门槛值及其附近da/dN的影响;并对产生这种影响的机制作了初步分析     

裂纹扩展速率对比试验的研究

本文阐述了如何进行裂纹扩展速率(da/dN)对比试检,并给出了一种高强合金不同工艺的da/dN对比试验的实例。试验按航标的规定进行,计算da/dN采用“七点递增多项式”拟合微机方法。对比采用固定△K,用插值法求取相应的da/dN数据,给定5％的显著度,在B区范围内,对比其lgda/dN—lg△K直线,(用统计处理的成组对比法)。对比结果:在显著度为5％情况下,三种工艺状态的抗裂纹扩展能力无显著差异。就裂纹扩展速率而言,此工艺一、工艺二可应用于工程中。     

改进的高温奥氏体化热处理工艺对40CrNiMo钢各项力学性能的影响

本文研究了常规温度(850℃)、高温(1200℃)以及改进的高温奥氏体化热处理工艺(MHAT)对40CrNiMo 钢常规机械性能,断裂韧性K_(IC),疲劳裂纹扩展门槛值ΔK_(th)以及应力腐蚀开裂门槛值K_(ISCC)的影响。研究结果表明,改进的高温奥氏体化热处理工艺兼有前二种工艺的优点,有较好的综合常规机械性能和K_(IC)以及ΔK_(th)。在侵蚀性水介质中,抗应力腐蚀能力不如其余二种组织。文中应用微观断裂机理讨论了热处理工艺影响40CrNiMo 钢性能的原因。