空气和腐蚀环境下双相不锈钢SAF2507的疲劳性能

对超级双相不锈钢SAF2507分别在空气和3.5%NaCl溶液中进行旋转弯曲疲劳实验,研究两种介质下SAF2507不锈钢的疲劳性能。结果表明:宏观上,双相不锈钢SAF2507在3.5%NaCl腐蚀环境中的疲劳强度较空气中的下降幅度小,为空气下的90%。但微观上,空气中疲劳断口表现为韧性断裂,在铁素体和奥氏体相上呈现大量疲劳辉纹;腐蚀环境下,奥氏体为韧性断裂,而铁素体呈现解理断裂模式。两相上疲劳辉纹的宽度和间距随着晶粒位向及二次裂纹的开裂而不同。在奥氏体-铁素体双相不锈钢的疲劳断口中,不能根据疲劳辉纹的间距进行相的鉴别。     

L245无缝钢管在4MPa氢气环境下的氢脆敏感性研究

为了考察低钢级管线钢在中压氢气环境下的氢脆敏感性，采用光滑和缺口试样慢拉伸试验方法，结合宏观和微观断口表征与分析，研究了L245钢在空气和4 MPa氢气中的氢脆敏感性。结果表明：L245钢光滑试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和延伸率的损失率分别为5.2%、4.8%和-0.1%,而缺口试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和拉伸位移的损失率分别达到19.1%、45.6%、15.4%,即发生了氢脆。L245钢光滑试样在空气介质中的慢拉伸断裂方式为韧性断裂；开缺口后起裂源开始于缺口位置，然后以准解理断裂的方式向内部扩展，加速试样断裂过程，但整体仍然表现为韧性断裂。相比之下，当L245钢光滑试样在4 MPa氢气环境中时，会在颈缩位置产生裂纹源；开缺口后，从缺口位置向内部产生的准解理断裂区域显著增加，使得断裂过程急剧加快，而心部则发生了氢致韧断。开缺口后L245钢在4 MPa氢气中的断裂方式为准解理断裂与氢致韧断相结合。     

HYDROGEN EMBRITLEMENT OF COLD DRAWN FERRITE-GRANULAR BAINITE DUAL-PHASE STEEL

本实验采用阴极电解预充氢、慢应变速率拉伸的方法,研究了_(05)Si_2铁素体-粒状贝氏体双相钢经70%冷拔形变后的氢脆敏感性及断裂行为,并与_(05)Si_2铁素体-马氏体型。70%冷拔形变双相钢进行比较。发现冷拔铁素体-粒状贝氏体型双相钢的氢脆敏感性高于冷拔相同程度的铁素体-马氏体型双相钢,但由于原来的塑性较好,在充氢条件下仍有较好的塑性。铁素体-粒状贝氏体型冷拔双相钢在预充氢条件下拉伸时,微孔或裂纹在铁素体-粒状贝氏体相界面上形核,并沿着与外力约呈45°方向优先向粒状贝氏体-侧扩展。     

铁素体-粒状贝氏体型双相钢冷变形后的氢脆断裂行为

本实验采用阴极电解预充氢、慢应变速率拉伸的方法,研究了_(05)Si_2铁素体-粒状贝氏体双相钢经70%冷拔形变后的氢脆敏感性及断裂行为,并与_(05)Si_2铁素体-马氏体型。70%冷拔形变双相钢进行比较。发现冷拔铁素体-粒状贝氏体型双相钢的氢脆敏感性高于冷拔相同程度的铁素体-马氏体型双相钢,但由于原来的塑性较好,在充氢条件下仍有较好的塑性。铁素体-粒状贝氏体型冷拔双相钢在预充氢条件下拉伸时,微孔或裂纹在铁素体-粒状贝氏体相界面上形核,并沿着与外力约呈45°方向优先向粒状贝氏体-侧扩展。     

2205双相不锈钢高周疲劳诱发的相变行为

目前,对2205双相不锈钢(2205DSS)在疲劳载荷下的相结构演变还缺乏报道。对2205DSS双相不锈钢进行了高周疲劳试验,采用面积统计法测定了铁素体、奥氏体及其两相比,研究了应力幅值和循环周次对铁素体高周疲劳的影响,分析了疲劳诱发的相变机理,探讨了高周疲劳对2205DSS相变行为的影响。结果表明:随着应力幅值和循环周次的增加,2205DSS双相不锈钢中奥氏体逐渐减少,铁素体及其与奥氏体的比逐渐增加;两相具有不协调变形能力,循环载荷在相界处产生局部应力集中以及累积应变能增加,是促进碳原子发生上坡扩散并诱发界面向奥氏体方向移动的原因。     

相界面对核电Z3CN20-09M不锈钢裂纹萌生和扩展的影响

为研究国产核级主管道不锈钢Z3CN20-09M中奥氏体/铁素体相界面在裂纹萌生与扩展过程中的作用,通过扫描电镜原位拉伸技术对核级主管道不锈钢在拉伸过程中的组织形变、微裂纹的萌生与扩展进行原位观察,对断口进行了分析.研究表明,在拉伸过程中,微裂纹优先在杂质颗粒和相界位置萌生.当铁素体/奥氏体界面垂直于拉伸方向时,裂纹倾向于沿相界萌生,并沿相界扩展;当铁素体/奥氏体界面平行于拉伸方向时,微裂纹在相界开裂,并垂直于界面扩展,主裂纹发生偏折,界面在裂纹扩展过程中起阻碍作用.     

热压缩过程中2205双相不锈钢的组织演变和软化机制

在不同变形温度和应变速率条件下对2205双相不锈钢进行高温压缩实验,研究了变形温度、应变速率和变形量对其显微组织中铁素体和奥氏体两相的影响,分析了高温变形软化机制。结果表明：随着变形温度的提高这种钢的峰值应力及其对应的应变逐渐减小。随着变形温度从850℃提高到950℃,2205双相不锈钢显微组织中的铁素体向奥氏体的转变占主导地位;变形温度高于950℃时,随着变形温度的提高铁素体与奥氏体之间的强度水平之差逐渐减小,显微组织中的奥氏体向铁素体的转变占主导地位。在本文的热变形条件下2205双相不锈钢的显微组织中铁素体呈现出与奥氏体不同的软化机制,铁素体的软化机制为动态回复和动态再结晶,而奥氏体因层错能较低其软化只能通过有限程度的动态回复进行。     

氢气压力对L80钢氢脆敏感性的影响规律

对L80钢在室温不同氢气压力下的氢脆敏感性进行了评价。通过缺口慢应变拉伸试验,结合断口分析,研究了3～12 MPa氢气压力下,L80钢的氢脆敏感性的变化规律。结果表明：在室温环境下,L80钢在5 MPa及以下氢气压力下应用时,无明显脆性;在8 MPa及以上氢气压力下应用时,具有明显脆性;在氢气压力3～12 MPa环境下,L80钢拉伸试样主断面中心位置微观形貌从韧窝形貌转变为韧窝形貌与解理形貌共存,边缘位置微观形貌从韧窝形貌向解理逐渐转变,断面收缩率变化率由16.19%逐渐增加至46.79%。随着氢气压力的增加,L80钢的塑性损失增加,断口表现出明显脆化特征,氢脆敏感性逐渐增加。     

拉伸速率对Ni40 Ti50 Fe10合金环境氢脆的影响

研究了不同应变速率对Ni40Ti50Fe10合金环境氢脆的影响,并用扫描电子显微镜观察了拉伸断口的形貌.研究结果表明:Ni40Ti50Fe10合金在真空中的拉伸行为与应变速率无关,断口形貌主要是韧窝塑性断口.Ni40Ti50Fe10合金在空气中的塑性随着应变速率的降低而减小,断口形貌也从韧窝塑性断口转变为韧窝塑性断口和解理脆性断口的混合断口.Ni40Ti50Fe10合金在氢气中低应变速率拉伸时表现出明显的脆性,断口形貌主要为解理脆性断口.在高应变速率下(2×10-1s-1),Ni40Ti50Fe10合金在真空、空气和氢气中的塑性相近,说明在该应变速率下可以有效地抑制环境氢脆.Ni40Ti50Fe10合金的屈服强度不受应变速率和环境的影响.     

2205双相不锈钢在NaCl溶液中的疲劳裂纹扩展行为

为提高2205双相不锈钢的使用安全性,采用光学显微镜和力学性能测试等方法,研究了2205双相不锈钢在NaCl溶液中的疲劳裂纹扩展行为。结果表明:与空气中相比,2205双相不锈钢在NaCl溶液中的疲劳裂纹扩展门槛值有降低的趋势,近门槛区的裂纹扩展速率有所提高,并且裂纹扩展由近门槛区向稳态扩展区转变的临界ΔK提高;在稳态扩展阶段,NaCl溶液使裂纹扩展速率显著提高,导致疲劳寿命显著降低;当NaCl浓度在0.5%~26.6%范围内时,随着浓度的增大,稳态扩展阶段的Pairs方程参数m值呈增大趋势,C值呈减小趋势;NaCl溶液中力学和环境因素的交互作用,加速了疲劳裂纹扩展,材料一旦进入稳态扩展就更容易进入高速扩展区并最终发生断裂。     

高强铝合金慢拉伸应变速率与氢脆敏感性的关系

以7085高强铝合金材料为研究对象，通过设定不同的慢拉伸应变速率，研究材料的氢致应力开裂，同时对试样断口进行扫描电子显微镜分析，初步探讨了应变速率与氢脆敏感性的关系，为高强铝合金材料氢脆敏感性评价体系的建立提供借鉴。     

加工硬化对304不锈钢应力腐蚀裂纹裂尖力学性能的影响

压力管道中应力腐蚀开裂(SCC)是奥氏体不锈钢的主要失效形式之一,同时冷加工变形对材料的力学性能和裂纹的萌生及扩展会产生一定影响。本工作首先利用疲劳拉伸机获取304不锈钢不同冷加工硬化下的材料本构参数,同时利用有限元仿真软件ABAQUS建立了SCC裂纹裂尖宏观分析模型及子模型,研究不同加工硬化下304奥氏体不锈钢材料的SCC裂纹裂尖应力应变、J积分及裂纹扩展速率的影响。结果表明,材料在20%冷加工率变形内,随着材料加工硬化程度的增加,SCC裂纹裂尖Mises应力、J积分逐渐增大,裂纹裂尖应变(PEEQ)减小,一定程度加工硬化会促进和加速304不锈钢发生应力腐蚀开裂。     

残余奥氏体对60Si2Mn 钢氢致断裂的影响

本文研究了残余奥氏体量及其机械稳定性对60Si2Mn 钢氢致开裂敏感性的影响.采用氢脆应力强度门槛值(K_(th))和氢致脆化率(I_H)评定材料氢致开裂敏感性.残余奥氏体量(8.4—17.9%)对 K_(th)值影响不大。回火和充氢处理使残余奥氏体机械稳定性降低,并对氢脆抗力有很大影响。块状残余奥氏体应力诱发转变成马氏体,氢致开裂并形成孔洞。一方面孔洞能降低裂纹尖端应力和提高氢脆抗力,另一方面孔洞也可作为裂纹扩展途径,易于开裂。讨论了 K_(th)和 I_H 的变化。     

45钢电镀锌-镍合金过程中的渗氢行为及其氢脆敏感性

目前,有关锌-镍合金电镀过程中氢脆问题的研究较少。采用双电解池测氢法研究了45钢在不同温度、电流密度、pH值下电镀锌-镍合金过程中的渗氢变化规律。通过慢应变速率拉伸试验法评价镀层氢脆性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察断口的微观形貌。结果表明:镀液温度对渗氢电流的影响最大,镀液温度越高,镀样断裂时间越短,氢脆敏感性越强;镀样的断裂时间小于空白样,说明镀样有不同程度的氢脆敏感性;镀样的断口呈解理断裂特征,空白样呈韧性断裂特征;用渗氢电流曲线可间接评价镀样的氢脆敏感性。     

奥氏体不锈钢的高温低周疲劳亚临界裂纹传播特性和断口形貌

本文用测定疲劳辉纹平均间距的定量断口金相分析法,分析、研究了在高温低周条件下奥氏体不锈钢的亚临界裂纹扩展速率与裂纹长度的关系和温度、晶粒度、介质等因素对亚临界裂纹扩展速率的影响、并介绍了疲劳裂纹扩展各阶段的断口形貌特征。     

显微组织对贝氏体钢筋氢脆敏感性的影响

通过电化学充氢、慢拉伸实验并结合XRD、SEM、TEM和EBSD等显微组织表征方法,研究了显微组织对两种不同强度级别贝氏体钢筋氢脆敏感性的影响。结果表明:PSB1080钢筋强度高,但氢脆敏感性却低于PSB830钢;PSB830钢筋的组织分布不均匀,马氏体块尺寸差异较大,马氏体中高密度的位错为可逆氢陷阱,充氢之后氢分布不均匀,在拉伸的过程中,氢原子随位错迁移,扩散富集至裂纹尖端,裂纹在脆性大的马氏体和强度低的铁素体中扩展迅速,氢脆敏感性大。PSB1080钢筋板条间的残留奥氏体为不可逆氢陷阱,阻碍了氢原子的扩散富集,此外其组织的均匀性使钢中氢的分布也相对均匀,氢脆敏感性小。亚微米、纳米级的残留奥氏体同时具有良好的机械稳定性和化学稳定性,缓解了应力集中,阻碍了裂纹的扩展。     

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。     

7003铝合金动车柜体的应力腐蚀开裂

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等手段,对某动车7003铝合金柜体的裂纹进行原因分析。裂纹为沿晶扩展,且有分枝,断口为冰糖状花样,晶面上有发纹、鸡爪纹,经分析裂纹为氢脆起主导作用的应力腐蚀裂纹。通过慢应变速率拉伸实验及恒位移应力腐蚀实验对7003铝合金的应力腐蚀倾向进行评价。慢拉伸实验表明,7003铝合金在3.5%NaCl溶液中的断裂为穿晶与沿晶的混合断裂,在穿晶断裂部分有大量的二次裂纹、解理台阶及河流花样,应力腐蚀敏感指数达0.2。恒位移实验结果显示:经28天腐蚀后,7003铝合金已发生裂纹扩展,长度达700μm,断口的应力腐蚀区存在"舌状凸起"和"凹槽"等形貌,有较明显的应力腐蚀敏感性。     

TNM-Ti Al合金室温高周疲劳性能研究

采用升降法与成组法对TNM-TiAl合金试样进行了应力比R=-1的室温拉压疲劳和R=0.1的室温拉伸疲劳试验，得到TNM-TiAl合金的P-S-N曲线，并对断口进行了分析。结果表明:TNM-TiAl合金对应力十分敏感，R=-1和R=0.1时的曲线整体呈较为平直的斜线，R=-1时的疲劳极限为414.7 MPa,R=0.1时的疲劳极限为285.6 MPa。R=0.1的S-N曲线远低于R=-1的S-N曲线;R=-1时，应力幅与疲劳寿命的关系满足Basquin方程。疲劳试件宏观断口较为粗糙，静态拉伸宏观断口平整，两者差异较大。拉伸断口整体分为裂纹萌生区与扩展区，其中起裂源均位于试样表面或板状试件的边角棱线处，起裂源区域包括γ相的解理断裂面、片层团的沿层解理面以及β₀相平整的穿晶断裂平面等特征。疲劳断口整体分为裂纹萌生区、扩展区与瞬断区，其中裂纹萌生区分为表面沿层起裂和γ相起裂。TNM-TiAl合金的疲劳断裂为脆性断裂，主要体现在扩展区上大量的片层团穿层断裂、扭折撕裂、γ相解理断裂和β₀相穿晶断裂。同寿命量级下，R=-1的断口与R=0.1的断口断裂类型...     

氢对钛合金的影响

介绍了钛合金的基本性质,分析了钛合金氢脆机理及表现,概括了氢对钛合金裂纹扩展速率和疲劳寿命的影响,总结了氢致裂纹的影响因素。