45钢内部裂纹愈合的热处理试验研究

对含有内部裂纹的45钢试样采取了不同温度一次加热正火处理和二次加热正火处理,研究了其内部裂纹愈合的可能性。结果表明,采用800℃×30min正火处理,45钢内裂纹有愈合迹象;850℃以上正火处理,在原裂纹附近形成了以先共析铁素体为主的细晶愈合带。随加热温度升高,愈合带逐渐变窄,晶粒长大。愈合过程主要取决于加热温度,而愈合保温时间及愈合次数的影响相对较小。     

正火处理对20钢内部裂纹愈合的影响

通过对含有内部裂纹的20钢试样采取一次加热正火和二次加热正火处理,探讨其内部裂纹愈合的可能性。结果表明,850℃×30 min正火,内部裂纹有愈合迹象。900℃以上正火,在原裂纹附近形成了以先共析铁素体为主的细晶愈合带。随加热温度升高,愈合带变窄,晶粒长大。愈合程度主要取决于加热温度,而保温时间的影响相对较小。     

热塑性变形条件下碳钢氢腐蚀裂纹的愈合

采用热压愈合的实验方法，对碳钢氢腐蚀裂纹的愈合行为进行研究．结果表明，在热塑性变形条件下，经1000℃、压下率为40％、15min短时间处理，能够基本消除碳钢试样内的氢蚀裂纹，局部未修复裂纹呈现为尺寸4μm～8μm的透镜状．与单纯高温愈合处理（1000℃循环热处理10h）的实验结果相比，塑性形变可大大缩短裂纹愈合所需要的热处理时间。热塑性变形下的裂纹愈合进程及程度加大，且氢蚀裂纹内高压甲烷气体的分解不是裂纹愈合过程的控速步骤．     

20CrMnTi钢内部裂纹愈合的热处理研究

研究了20CrMnTi钢内部裂纹在不同热处理条件下愈合的规律.结果表明,20CrMnTi钢加热至850℃保温20min后空冷.内部裂纹开始愈合.裂纹愈合区由再结晶的细小铁素体组成,并形成愈合带.随加热温度的升高,愈合带逐渐变窄,裂纹愈合程度提高;愈合过程中裂纹形态的变化呈现为：原连续状→断续状→近圆形孑L洞→少量小孔洞.小孔洞是钢中的杂质元素、Si、Mn的富集区.     

真空环境下钢中裂纹的高温愈合

以剖分试样真空处理法研究了钢内部裂纹的高温愈合行为,将含预置内部裂纹的20MnMo钢及20号和45号钢试样剖分后封入真空度达133×10-4Pa的石英管高温处理45 min.发现试样剖分面上的裂纹均出现愈合迹象,愈合区内呈现铁素体组织形态,与采用整体试样处理法所观察到的高温处理后内部裂纹愈合形态基本一致,这表明以剖分试样真空处理法研究钢内部裂纹愈合行为的可行性.压合效应要比单纯高温处理时的其它机制对钢中裂纹愈合的作用大.     

热塑性变形条件下金属材料压合实验研究

在Gleeble 1500热模拟实验机上,对由45号钢所组成的扩散偶进行了高温压合实验,并对试样的压合区进行了金相组织观察。分析观察结果表明,在一定高温下加压并保温,在压合区可得到较为致密的组织,且压合区的组织与基体的组织无明显差别,甚至有些晶粒贯穿压合线,压合效果较好。     

45钢内部裂纹愈合过程孔洞闭合的数值模拟

在塑性变形条件下,内裂纹愈合过程一般经历裂纹的闭合及焊合两个阶段.闭合阶段可使裂纹内界面充分接近,为焊合阶段实现界面的金属键结合提供有利条件.本文以带有内部球形孔洞的45钢圆柱体试样为例,利用大型有限元分析软件ANSYS,数值模拟了压缩变形时试样内部球形孔洞的闭合过程.分析了孔洞闭合过程形态演化特点和孔洞附近的应力状态.     

钒对钢内裂纹热愈合性能的影响

对添加不同含量的钒的Q235钢、430不锈钢试样,采用钻孔压缩方法获得内裂纹后,对其进行热愈合试验,研究钒对试样热愈合和形态演化的影响.扫描电镜观察表明,添加微量V的Q235钢在加热温度为800℃时,产生明显的愈合,当V添加量为0.1%,愈合效果较好;添加微量V的430不锈钢在加热温度为830℃时,产生明显的愈合,当V添加量为0.3%,愈合效果较好.钒添加到基体材料后,部分V固溶于基体,降低了基体金属Fe原子的扩散激活能,加剧了Fe的自扩散.金属内裂纹愈合机理主要是扩散反应导致的热愈合及随后的修复结晶过程.     

热处理愈合不锈钢氢蚀裂纹实验研究

对含氢腐蚀甲烷气泡和裂纹的304不锈钢进行了600℃,6h的再热处理,SEM观察表明,氢蚀气泡和裂纹发生了完全愈合,氢蚀气泡和裂纹的愈合机制是热扩散,Fe和C在奥氏体中的快速扩散是304不锈钢中氢蚀裂纹的自愈合的必要条件,发生氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀气泡长大导致的塑性变形能Es,在Fe,C和H原子扩散都足够快的情况下,氢蚀气泡和裂纹的愈合条件是Es≥2r(γ为界面表面张力,r为气泡半径或裂纹半长）,氢蚀气泡或裂纹的愈合过程伴随亚晶长大,多边形化的高温回复过程甚至再结晶。     

工业纯镁内部疲劳微裂纹的热扩散性愈合

采用单向对称拉压低周疲劳疗法在具有等轴晶的工业纯镁试样中引入了微米级的内部裂纹,裂纹主要位于晶内和穿晶位置,宽度为0.5-15μm,长宽比分布在10-35之间,在623K对疲劳试样进行2,4和6.5h的真空退火处理,SEM观察表明：晶内疲劳微裂纹纵剖面二维形态发生了主要由表面扩散控制的形态变化,由初始的扁椭圆形演化成多个球洞定向排列的形态;穿晶疲劳微裂纹纵剖面二维形态则在表面和晶界扩散的耦合作用下首先在晶界处分隔成两部分,并在晶界上留下了一个空洞,在退火处理的后期阶段,空洞收缩消失,引起空洞间距的增大并引起试样密度少量恢复。     

碳钢氢腐蚀裂纹愈合的TEM观察

对含氢腐蚀裂纹的碳钢进行1000℃、10h的再热循环处理后，SEM和TEM观察表明，氢蚀裂纹发生完全愈合．Fe和C在γ-Fe中的快速扩散是碳钢中氢蚀裂纹愈合的必要条件．氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀气泡长大导致的塑性变形能Es，在Fe、C和氢原子扩散都足够快的情况下，氢蚀裂纹的愈合条件是Es≥2γ／r(γ为界面表面张力，r为裂纹半长)．TEM观察表明，氢蚀裂纹形成使晶界发生严重的塑性变形，位错密度高且相互缠绕，氢蚀裂纹的愈合过程伴随着亚晶长大、晶界滑动的高温回复过程甚至再结晶，位错回复低密度、整齐排列的低能态，片层状珠光体的出现也表明基体组织发生修复。     

HEALING OF HYDROGEN ATTACK CRACK IN AUSTENITE STAINLESS STEEL UNDER HEAT TREATMENT

The specimens of 304 austenite stainless steel with the hydrogen attack bubbles or cracks were heat treated at 600℃ for 6h. The SEM and TEM observations on the specimens before and after the heat treatment showed that the bubbles or cracks could be healed completely by heat treatment. The healing of hydrogen attack bubbles or cracks is closely related to heat diffusion of Fe and C atoms in austenite. The driving force of crack healing results from the plastic deforming energy Es induced by the growth of hydrogen attack bubbles or cracks. The critical condition of healing of bubbles or cracks is Es≥2γ (where γ is the surface tension, r is the radius of bubbles or half length of crack). During healing of the hydrogen attack bubbles or cracks, the recovery, polygonization and recrystallization of the sub-grain also occured.     

脉冲电流作用下碳钢淬火裂纹的愈合

对有淬火裂纹的４５钢试样进行脉冲电流处理,通过ＳＥＭ观察处理前后试样的。结果表明,在脉冲电流作用下,裂纹能够在无熔化的情况下出现愈合,且愈合是极短时间内发生的。愈合过程不改变材料的原有结构。快速温升引起的瞬时热压应力可能是造成裂纹愈合的重要因素之一。     

用高温显微镜原位观察钢中氢腐蚀裂纹愈合过程

利用高温显微镜，对碳钢氢腐蚀裂纹的愈合过程进行原位、实时观察，通过录象记录了整个裂纹愈合实验过程．结果表明，裂纹在加热到630℃左右时，发生明显愈合而变小变细．实验中造成的CH4气体散失和内部裂纹表面化使得实验结果与真实情况有一定的偏差，观察得到裂纹闭合的临界温度630℃低于实际裂纹闭合温度．发生氢蚀裂纹愈合的机制是热扩散，动力是氢蚀气泡长大导致的塑性变形能Es，在Fe、C和H原子扩散足够快的情况下，氢蚀裂纹愈合的条件是Es大于2γ／r(γ为界面表面张力，r为气泡半径或裂纹半长)．     

20MnMo钢内裂纹修复现象的发现及其金属组织的变化

通过物理模拟研究，发现了２０ＭｎＭｏ钢内裂纹在高温下可修复的现象，并总结了其初步规律，认为这种修复过程主要是由原子的扩散迁移所造成．内裂纹的修复可分为空洞填充和晶粒长大两个阶段。填充物初期由细小晶粒所组成，存在Ｆｅ的成分偏析，与基体的分界面清晰．随后的晶粒长大与成分均匀化同时进行．一定的塑性变形，可使内裂纹及空洞等被很好的填充和压合．为保证内裂纹的完全修复，需一定的保温时间，使晶粒充分长大．     

25Cr2Ni4MoV钢锻造过程孔洞缺陷愈合规律研究

实测了核电转子用25Cr2Ni4MoV钢的高温应力应变曲线和热物性参数,基于ABAQUS软件建立了锻造过程孔洞闭合的有限元模型,模拟了不同温度和变形量下的孔洞闭合行为.研究发现,典型的孔洞闭合过程分为3个阶段,即闭合速率减小-增加-再次减小.模拟结果表明,900—1200℃时孔洞几乎在同一压下率(约25%)下闭合,即孔洞闭合对变形温度不敏感.在模拟结果的基础上,进一步设计了孔洞闭合后焊合过程的物理模拟实验,研究了恒应变速率(0.01s~(-1))下压下率(25%-45%)和变形温度(900-1200℃)对闭合孔洞焊合过程的影响.焊合界面的拉伸实验结果表明,较高的温度和闭合后持续的塑性变形能极大地促进闭合界面的焊合,当变形温度大于1000℃,压下率为35%时,闭合界面结合强度可达基体强度,孔洞实现完全焊合;当温度降至900℃时,孔洞需45%的压下率才能完全焊合.最后,基于拉伸断口的形貌,对影响孔洞焊合的因素进行了讨论.     

Fe单晶中裂纹愈合过程的TEM原位观察

通过在透射电镜中原位加热，研究了高纯Fe单晶主裂纹附近微裂纹的愈合过程，结果表明：加热到973K以上，微裂纹（0．25或2μm)开始愈合，在1023K停留100s，微裂纹可完全愈合。