3Cr钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学测量技术、静态和动态浸泡试验研究了3Cr钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,从而为3Cr钢在Cl-腐蚀环境中的使用提供参考。结果表明:3Cr钢在动态腐蚀条件下比静态腐蚀时具有较正的开路电位、较高的电化学腐蚀速率和低的电化学阻抗;长期静态浸泡后,动态腐蚀加速了3Cr钢的腐蚀,点蚀更为严重;在25~80℃内,动态腐蚀速率在60℃时为最大值。     

短疲劳裂纹及其扩展

本文简要介绍了短疲劳裂纹的分类、扩展特征、影响因素、有关解释和实验技术,评述了线弹性断裂力学在短裂纹研究中的应用及其局限性,指出了今后应着重研究的问题。     

Ni-P合金在3.5%NaCl溶液中的溶解行为

在铜基体上制备了磷含量为8.3%(质量分数)的化学镀Ni-P合金镀层,采用循环伏安、扫描电镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)等方法研究了Ni-P合金在3.5%NaCl溶液中的溶解行为.结果表明,在静态低电位扫描速度下,Ni-P合金的溶解速度增大,而在旋转电极上,低的扫描速度可加速合金进入钝态,而且形成的钝化膜难以还原.合金在高阳极电位下形成的氧化层中含有NiO和PO43-,而且此层中发生了磷的富集.     

基于COMSOL Multiphysics的3Cr钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为研究

目前,关于低Cr钢在流动性腐蚀介质中的研究相对较少。为了进一步了解低Cr钢在实际工作环境下的腐蚀特性,尤其是在高温、高Cl-腐蚀环境中的腐蚀行为,基于大型仿真软件COMSOL Multiphysics,从静态和动态两个方面对3Cr钢在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的腐蚀行为进行了模拟仿真,从而为3Cr钢在Cl-腐蚀环境中的使用提供参考。结果表明:浸泡液静态时,3Cr钢在3.5%NaCl溶液中具有较高的腐蚀敏感性,腐蚀等级属于严重腐蚀; 3Gr钢在动态腐蚀条件下比静态腐蚀时具有更高的电化学腐蚀速率;浸泡液的流动极大地加速了3Cr钢的腐蚀过程,室温(25℃)下,浸泡溶液的流速为1 m/s时,最大腐蚀速率约为静态最大腐蚀速率的7.5倍;在25～80℃内,动态腐蚀速率先增大后减小,在60℃时为最大值。     

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。     

纳米有机涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱研究

纳米有机涂层防腐蚀性能良好,但目前有关其对金属防护的具体过程的研究却不多。将涂装纳米有机涂层的16MnR钢试样浸泡在3.5%的NaCl溶液中,采用电化学阻抗谱法(EIS)研究纳米有机涂层在试验周期360d不同测试时间的作用效果,分析各时段纳米有机涂层在NaCl溶液中对金属的防腐蚀情况。结果表明,纳米有机涂层体系对金属基体具有很好的保护性,其对金属的保护过程可以分为4个阶段:腐蚀介质渗入有机涂层阶段,腐蚀介质渗透到富锌涂层阶段,腐蚀产物形成阻挡层阶段,腐蚀产物填补孔隙阶段。     

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。     

疲劳短裂纹形成和扩展行为研究

平均应力是影响材料疲劳行为的重要因素,选择平均应力下疲劳短裂纹行为作为研究对象,应用裂纹位错理论和椭球体异性夹杂理论对疲劳短裂纹问题进行了深入的分析和探讨,在以下几方面取得了新的进展。 首先对不同应力条件下光滑试样的疲劳短裂纹行为进行了系统的试验研究,考察了应力幅、平均应力及微观结构等因素对疲劳短裂纹生长的影响,并给出了一个关于疲劳短裂纹形成和扩展的划分定义;建立了循环应力下的疲劳短裂纹位错模型,通过对疲劳短裂纹及其顶端塑性区与晶界交互作用的分析,建立了疲劳短裂纹门槛应力条件,并由此推导出一个双曲线形式的疲劳极限图线。提出了应用裂纹顶端塑性位移幅度描述疲劳短裂纹生长速率的方法,由疲劳短裂纹形成位错模型给出了一个振荡形式发展的疲劳短裂纹生长速率表达式.其范围包络线可以较好地覆盖疲劳短裂纹速率的试验数据;应用Eshelby椭球体本征应变问题解,求得了裂纹顶端延伸位移。提出应用有效裂纹顶端延伸位移幅度来处理各种应力条件下疲劳短裂纹扩展速率的方法,使得疲劳短裂纹扩展速率在描述上实现了归一。     

X60钢在硫化氢溶液中的应力腐蚀裂纹扩展研究

输送石油和天然气的X60钢管存在应力腐蚀裂纹扩展的危险.为此,将X60螺旋埋弧焊管试样置于100,500,1000 mg/L的H2S水溶液中,采用改进的楔形张开加载(WOL)试样和恒位移的加载方法进行试验,测定了X60焊接接头在不同环境下的应力腐蚀裂纹扩展速率.结果表明:在低浓度(100 mg/L)下没有观察到裂纹扩展的情况,说明X60材料具有一定的抗硫化氢应力腐蚀开裂能力;随硫化氢浓度的提高,裂纹扩展速率增大,所以在高浓度硫化氢溶液中,这种材料的硫化氢应力腐蚀开裂情况仍需特别注意.     

微观组织与裂纹闭合效应对40CrNiMo钢疲劳短裂纹扩展的影响

对具有粗、细晶粒组织的40CrNiMo 钢进行了疲劳短裂纹扩展试验研究。试验和分析结果表明,短裂纹扩展的偏折强烈,裂纹闭合效应较小。粗晶组织比细晶组织的裂纹偏折更大,粗糙度诱发闭合效应更强,因而裂纹扩展较幔。微观组织通过对闭合效应的作用进而影响了疲劳短裂纹的扩展行为。     

TC4ELI钛合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为研究

应力腐蚀是海洋装备用钛合金面临的主要威胁之一。为了给海洋装备的安全服役提供技术支撑,以海洋环境用TC4ELI钛合金为研究对象,根据恒位移WOL(楔形张开加载)试样测定K_ISCC的原理,系统开展了不同组织状态下TC4ELI钛合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为研究。用光学显微镜和扫描电镜观察了应力腐蚀试样断口形貌和裂纹扩展路径,用二次离子质谱仪分析了裂纹部位元素分布情况。结果表明：TC4ELI双态组织(α相与β相)板材的应力腐蚀门槛值K_ISCC为56.01 MPa·m^1/2,魏氏组织板材的应力腐蚀门槛值K_ISCC大于67.48 MPa·m^1/2,应力腐蚀试样断口主要由基体、疲劳预制区和撕裂区组成,双态组织试样疲劳预制区与撕裂区界面存在应力腐蚀区,裂纹尖端除主裂纹外还有部分次生裂纹出现;魏氏组织试样未发现明显应力腐蚀开裂特征,魏氏组织的抗应力腐蚀能力优于双态组织的。TC4ELI合金双态组织试样的应力腐蚀开裂以穿晶断裂为主,氢元素易于在裂纹尖端富集。     

HY-130钢焊缝金属的断裂韧性

本文用1T紧凑拉伸试验方法研究了HY-130钢焊缝金属和基体金属的断裂韧性。本研究的目的是确定各种焊接程序对熔敷状态HY-130钢焊缝金属断裂韧性之影响,并与轧制的基本金属进行比较。对气体保护金属极电弧焊(GMA)焊缝及气体保护钨极电弧焊(GTA)焊缝进行了机械性能,V型缺口夏比冲击功、硬度及采用计算机交互作用试验程序的J_1c断裂试验以及金相和扫描电镜试验,同时也对轧制的基体金属进行了上述试验。与HY-130钢基体金属相比,用GMAW熔敷的HY-130钢焊缝金属具有较低的裂纹起始能、J_1c值及撕裂抗力T。这主要归因于焊缝中的氧含量较高。用GMAW熔敷的焊缝金属的显微组织对韧性也有影响。与HY-130钢焊缝金属相比,用GTAW熔敷的HY-130钢焊缝金属具有较高的断裂韧性低的GTA焊接线能量所焊制具有最高的断裂抗力。这归因于在这些焊缝的焊制过程中,焊缝的显微组织经受的焊缝的反复再加热、晶粒细化及回火。     

HY-130钢焊缝的冶金特性

6.35毫米和12.7毫米(1/4和1/2英寸)厚HY-130钢焊件系分别采用了手弧焊(SMA)、熔化极气体保护焊(GMA)、电子束(EB)焊接和激光束(LB)焊接方法制造的。对焊件的焊缝金属和热影响区进行了硬度测定和金相检验。EB和LB焊件焊缝金属的硬度明显地高于SMA和GMA焊件的,其热影响区的硬度梯度也更陡。 SMA和GMA焊缝的金相组織由大量针状铁素体和少量贝氏体和马氏体组成;而EB和LB焊缝的则由大量马氏体和少量贝氏体组成。室温动态撕裂试验表明,焊接接头试样主要呈平面应力(斜断口)断裂。LB试样所具有的断裂韧性不仅高于其它焊缝的,而且可与基体金属的相比拟。发現SMA和GMA焊件中所存在的诱发冷裂敏感性的諸冶金状态和諸因素比EB和LB焊件中存在的更突出。检查动态撕裂(DT)试样的断口可发现:SMA和GMA焊件中有少量到中等程度的气孔;EB焊件中存在冷疤(未完全熔合);LB焊件中则有少许冷疤和氢脆的迹象。     

疲劳裂纹在奥氏体／铁素体异种钢接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体 /铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系 ,测得疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢焊接接头中的扩展速率 da/ d N,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明 ,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径 ,是接头中韧性最低的热影响区过热区 ,裂纹在铁素体材料侧 ,跟随熔合线并平行于熔合线 5～ 2 5 μm扩展 ,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力 ,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢接头的扩展速率为 :da/ d N=7.0 7× 10 - 1 3(△ K ) 3.86 3     

疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系,测得疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展速率da/dN,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径,是接头中韧性最低的热影响区过热区,裂纹在铁素体材料侧,跟随熔合线并平行于熔合线5～25μm扩展,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢接头的扩展速率为：da/dN=7.07×10-13(△K)3.863。     

纳米晶Ni-Co-Fe-P合金镀层在3.5wt.%NaCl溶液中的腐蚀特性

用脉冲电沉积方法制备纳米晶Ni-Co-Fe-P合金镀层。采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)等测试方法研究合金镀层的微观结构、表面形貌和合金成分;采用电化学极化曲线的方法测定合金镀层的腐蚀特性。结果表明随着P加入导致合金镀层晶粒细化,并随P含量的增加镀层从纳晶向非晶转变;纳晶Ni-40.41%Co-6.16%Fe-1.63%P合金镀层经600℃退火1h后,其平均晶粒尺寸从8.3nm长大至160.8nm。合金镀层的点蚀抗力随着镀层中P含量的增加而明显增强;合金镀层的腐蚀速率随晶粒尺寸的增大而减小,存在典型的晶粒尺寸效应。     

有机玻璃疲劳裂纹扩展

文中采用CT(Compact Tension)试样对MDYB-3有机玻璃在-50℃～90℃范围内进行了裂纹扩展试验研究.基于金属裂纹扩展公式,结合有机玻璃疲劳裂纹扩展特性,得到了描述有机玻璃裂纹扩展行为的公式.将其与有机玻璃在不同温度下的试验结果对比,发现得到的公式能够较完整地描述有机玻璃疲劳裂纹在各个阶段的扩展行为.     

高压容器用钢疲劳裂纹扩展速率研究

研究了高压容器用Cr Ni Mo钢在空气中与3.5%Na Cl溶液介质中的疲劳裂纹扩展,结果表明,3.5%Na Cl溶液介质的存在加速了Cr Ni Mo钢的裂纹扩展,随着裂纹的进一步扩展,其加速作用越来越不明显。     

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。