GJW50钢结硬质合金热疲劳裂纹扩展的研究

在自约束型热疲劳试验机上对GJW50钢结硬质合金进行了热循环试验，用光学金相显微镜和扫描电镜研究了在热应力的作用下的热疲劳裂纹扩展方式和形态。结果表明：在合金中的两大相——硬质相和钢基体相，热疲劳裂纹优先在硬质相区中扩展；扩展的方式受硬质相粒子的尺寸及分布状态所控制。小颗粒的WC粒子聚集区及该区与钢基体区的交界而是热疲劳裂纹的主要扩展地；大尺寸的WC粒子的“自身裂纹”是热疲劳裂纹的必经之处。由于钢皋体相阻碍热疲劳裂纹的扩展，导致裂纹呈非连续性扩展；热疲劳裂纹是以“搭桥”形式穿过钢基体相；扩展路径的形态呈“折线”和“梯形”形态。     

热应力作用下碳化钨基钢结硬质合金梯形裂纹的形成机理

在自约束型热疲劳试验机上对碳化钨含量不同的钢结硬质合金进行了热疲劳试验，用金相显微镜和扫描电镜对热疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明：在热应力作用下，不仅在合金的表面，在合金的内部都形成了“梯形”裂纹。这种形态的裂纹是由试样缺口处的热疲劳裂纹扩展而引起的，合金中的钢基体相阻碍裂纹扩展，而WC硬质相诱导裂纹扩展，这两种因素的综合作用促使热疲劳裂纹成“梯形”扩展。分析认为：使WC粒子在钢基体中均匀分布，提高钢基体的热疲劳抗力，从而来阻止梯形裂纹的形成，是提高碳化钨钢锆硬质合金抗热疲劳性能的有效途径。     

碳化钨钢结硬质合金表面热疲劳裂纹扩展的观察

本文借助于光学显微镜和扫描电镜，全面观察了在热应力的作用下，热疲劳裂纹在GJW50碳化钨钢结理质合金（未经锻造）表面扩展的全过程．观察结果表明，热疲劳扩展方式与硬质合金中的硬质相分布状态有关．小颗粒的硬质相聚集区与钢基体的界面是热疲劳裂纹的主要扩展地；热疲劳裂纹前沿已经开裂的大颗粒硬质相为热疲劳裂纹扩展的必经地．     

钢结硬质合金GJW50热疲劳开裂的探讨

对钢结硬质合金GJW50试样进行了冷热循环实验,观察了试样在热应力作用下热疲劳裂纹的萌生、扩展以及试样开裂的全过程。结果表明:热疲劳裂纹出现前,在试样的光滑缺口边缘上产生了明显的塑性变形,呈现出凹凸不平。在试样缺口顶端的凹坑内萌生首条裂纹,萌生地是小颗粒的WC粒子集聚区或大颗粒的WC"自裂纹"。萌生的首条裂纹沿着与热循环方向平行的方向扩展,最终成为主裂纹。其扩展途径主要为沿WC聚集区和钢基体相的界面扩展以及在大面积的WC粒子聚集区内扩展。主裂纹遇到钢基体相后受阻,裂纹尖端钝化、转向,寻找耗能少的区域扩展。主裂纹在扩展时形成二次裂纹,但未形成明显上的龟裂;最终,仍然是主裂纹导致试样断裂。     

5CrMnMo钢的热疲劳裂纹研究SCIEI

通过自制Coffin型及自约束型热疲劳试验机研究了5CrMnMc钢经不同热处理后的热疲劳行为。利用扫描电镜、透射电镜等揭示了热疲劳裂纹萌生及其扩展。结果表明,淬火态的5CrMnMo钢绝大多数热疲劳裂纹优先在晶界处萌生;淬回火态的试样裂纹主要萌生于碳化物与基体的脱开处,或形成晶界裂纹;无论是淬火或淬回火态的试样其热疲劳裂纹主要沿着碳化物与基体脱开处及晶界裂纹桥接而扩展。     

WC颗粒增强钢基复合材料热疲劳裂纹扩展方式与机理研究

以复合电冶熔铸技术制备的WC颗粒增强钢基复合材料为研究对象,通过热震试验,研究热裂纹的扩展方式、途径和基本规律,并分析了热疲劳机理。结果表明,萌生热裂纹需要一定的孕育期,五至十次循环后,裂纹就会萌生在缺口根部倒角圆弧与两边的切点处。热疲劳裂纹的扩展方式分为通过碳化物和钢基体的分界面扩展、贯穿大颗粒WC和大块碳化物扩展、沿网状碳化物链扩展、穿越WC小颗粒聚集区扩展、穿过鱼骨状碳化物扩展和穿越钢基体扩展。热疲劳裂纹的扩展可分为弯曲扩展或分岔扩展,裂纹扩展前方的孔洞、微裂纹和热应力聚集共同作用导致了热疲劳裂纹的延伸。热疲劳裂纹扩展机理是增强颗粒、钢基体、组织缺陷和热应力的综合作用结果。     

热作模具钢SDH3热疲劳机理

采用自约束热疲劳试验方法,对比研究了SDH3与H13钢的热疲劳性能,应用扫描电镜研究了SDH3热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展,应用透射电镜分析了SDH3钢热疲劳前后显微组织和结构的变化。结果表明:经常规热处理后,SDH3钢热疲劳性能优于H13钢;对SDH3钢来讲,热疲劳裂纹由三叉晶界处萌生,并沿晶界扩展;SDH3钢的马氏体板条间存在薄膜状残留奥氏体,可有效释放裂纹尖端的应力并阻碍裂纹扩展;热疲劳过程中,基体组织发生回复再结晶,碳化物粒子发生粗化。     

离心铸造LGJW20钢结硬质合金热疲性能研究

在自约束型热疲劳试验机上对LGJW20钢结硬质合金进行了热疲劳试验,借助金相分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法观察了合金的显微组织,重点研究了LGJW20的热疲劳性能表现,分析了热处理工艺对合金热疲劳性能的影响。结果表明:合金中硬质相主要由鱼骨状共晶碳化物、网状二次碳化物及大块状碳化物组成;合金的热疲劳裂纹在缺口根部萌生,以一条主裂纹形式沿碳化物扩展;合适的热处理工艺能提高基体的高温屈服强度,改善合金的组织结构,提高了合金的热疲劳性能。LGJW20经过980℃淬火、200℃回火处理后热疲劳性能最佳。     

DZ40M合金的热疲劳性能

采用扫描电子显微镜研究DZ40M定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能。结果表明,随着上限温度的升高,裂纹扩展速率增加,热疲劳抗力降低。在上限温度相同时,随着保温时间的延长,热疲劳性能提高,在合金表面形成均匀致密的氧化物保护膜有利于热疲劳性能的提高。由于碳化物与基体的热膨胀系数不同,合金在受温度交替变化时,易在基体和碳化物界面处产生裂纹孔洞,从而萌生裂纹。热疲劳裂纹通过裂纹孔洞的相互连接向前扩展     

电冶熔铸WC钢结硬质合金断裂韧度研究

对电冶熔铸钢结硬质合金DGJW30采用不同工艺进行了热处理。借助扫描电镜和能谱分析研究了电冶熔铸钢结硬质合金DGJW30的断裂韧度和断口形貌,讨论了WC钢结合金硬质相粒子的断裂机制。结果表明,钢结合金的断口包括硬质相和钢基体两部分。随着回火温度的提高,断裂韧度逐渐增加,但硬质相内部裂纹扩展降低了断裂韧度。     

渗氮及表面增碳对3Cr2W8V钢冷热疲劳行为的影响

用板状缺口试样研究了在自约束条件下，表面增碳和渗氮对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢冷—热疲劳裂纹萌生，扩展及裂纹形态特征的影响，结果表明，表面增碳及渗氮均使钢的热疲劳裂纹萌生及扩展抗力降低，渗氮尤为显著，经渗氮处理的试样在冷—热疲劳试验中除缺口尖端出现主裂纹外，试样表面较早出现大量裂纹，最后形成龟裂；表面增碳的试样在试验中也出现少量表面裂纹，而表面化学成分无变化的试样则未出现表面裂纹。     

低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能

采用扫描电镜、拉-拉疲劳试验机等研究了低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能.结果表明:热轧双相试验钢的疲劳极限约为530 MPa;低温卷取工艺生产的热轧双相试验钢夹杂物平均尺寸多在5 μm以下,晶粒比较细小,马氏体组织较细小且弥散均匀分布,具有良好的综合力学性能.热轧双相试验钢疲劳裂纹源位于样品表面的棱角处,疲劳裂纹...     

（F＋M＋A）三相钢低周疲劳的扫描电镜动态研究SCIEI

用扫描电子显微镜疲劳加载台进行动态原位观察，研究了奥氏体（Ａ）在（Ｆ＋Ｍ＋Ａ）三相钢低周疲劳裂纹萌生和扩展过程中的作用．结果表明，在低周疲劳裂纹的萌生和早期扩展阶段，三相钢中的奥氏体会降低疲劳缺口敏感性，延长裂纹萌生期，使裂纹路径弯折并降低扩展速率．在高应变疲劳阶段，因奥氏体应变诱发相变生成马氏体，其边界是裂纹扩展的低能通道，从而加速裂纹的扩展．并提出了一个能量判据：当裂尖扩展功小于Ａ→Ｍ转变的能量时，奥氏体会提高材料的疲劳抗力，反之奥氏体会加速疲劳裂纹的萌生和扩展．     

THERMAL FATIGUE CRACKING IN STEEL 5CrMnMo

The thermal fatigue behaviour of steel 5CrMnMo after various heat treatments has beenexamined by means of Coffin-model and self-strained thermal fatigue testing machines.Thethermal fatigue crack initiation and propagation have been observed under SEM and TEM.The majority of thermal fatigue cracks of the quenched samples initiated firstly at the grainboundaries and that of the quenched-tempered samples at the breakage interface of the car-bide and matrix.The thermal fatigue cracks of either quenched or quenched-tempered steelpropagated mainly along the breakage interface of carbide and grain boundaries.     

X80管线钢焊接热模拟热影响区疲劳裂纹扩展行为的分析及预测

通过焊接热模拟方法对X80双相管线钢不同焊接热影响区疲劳裂纹扩展行为进行了研究,并分析实际焊接试样与焊接热模拟试样的热影响区疲劳裂纹扩展行为的差异,讨论了焊接热模拟技术应用于疲劳裂纹扩展寿命预测的可行性。结果表明,当裂纹在粗晶热影响区(CGHAZ)和临界热影响区(ICHAZ)上扩展时,由实际焊接试样与焊接热模拟试样热影响区所测得的疲劳裂纹扩展速率曲线(da/dN-DK曲线)存在明显差异,其原因与显微组织变化引起的裂纹扩展阻力大小不同有关。因此,建议采用实际焊接试样完整的热影响区所测得的da/dN-DK曲线来评估疲劳裂纹扩展寿命。     

Thermal cracking behavior of multi-layer LAFAD coatings on nitrided die steels in liquid aluminum processing

Thermal cracking is the primary mode of failure of large steel dies in aluminum die casting of automotive engine blocks or transmission housing. This cracking is due to the large thermal shock experienced by the die steel when it is quenched by cold water after a die casting cycle. The propagation of cracks depends on the severity of the thermal fatigue cycle (peak and range), that is caused by die surface being in contact alternatively with the liquid melt at 700°C and cold water at room temperature. Previous work at The Ohio State University has shown that single layer hard PVD and CVD coatings do not protect the die steel surface from cracking. On the other hand, they may enhance cracking. This paper presents an interesting multi-layer duplex coating approach with a nitriding H-13 steel substrate and a multi-layer, hard outer film applied by LAFAD technique that prevents reaction with the liquid melt, and alters the thermal fatigue behavior. Results of thermal cycling tests indicate that the multi-layer duplex coating system helps reduce the density of the thermal cracks.     

WC-6%Co硬质合金辊环的热疲劳行为研究

本文以用于成品机架的WC-6%Co(文中含量均为质量分数)硬质合金辊环为研究对象,在其轧制400 T 80A帘线钢线材后,根据轧槽的表面形貌、金相显微组织和裂纹扩展情况对热疲劳裂纹特征进行了分析;结合轧制工况条件,对热疲劳裂纹的形成进行了讨论。分析结果表明:WC-6%Co硬质合金辊环轧槽表面上并未出现明显的龟裂纹,轧槽上的热疲劳裂纹细小且浅;轧制过程中的磨损、氧化、粘结相元素的扩散和冷却水的冲刷等因素的共同作用导致了材料中的WC晶粒的碎化和剥落而形成凹坑;热裂纹在向轧槽内部扩展过程中,以粗大WC晶粒的穿晶断裂为主;辊环材料的高的导热性和断裂韧性能够抑制热疲劳裂纹的萌生和扩展。     

电冶钢结硬质合金DGJW50热冲击行为的研究

对DGJW50电冶钢结硬质合金进行了热冲击试验,在光学金相显微镜下观察了裂纹的形成和组织变化。实验结果表明,热冲击裂纹的形成存在孕育期,随着热冲击循环温度差值的增加和冷却速率的加快,热冲击裂纹孕育期缩短,裂纹扩展速率加快,裂纹孕育期间,缺口处形成蚀坑,且蚀坑是沿着WC/钢基体界面处分布的,随着热冲击循环次数的增加,蚀坑长大并连接成裂纹。裂纹形成以后,沿着WC/钢基体界面扩展。