高强度桥梁钢焊接接头疲劳性能的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢焊接接头测定了应力比R>0条件下的应力.循环次数(S-N)曲线,并对疲劳断口进行观察.系统分析疲劳裂纹的形成、扩展以及瞬断过程.结果表明,高强度桥梁钢焊接接头在R>O条件下的疲劳极限为470 MPa,稍低于焊接接头的屈服强度,应力幅σ与循环次数,N的关系为lgN=36.9-13.743 81gσ;在较高应力幅下的疲劳裂纹起源于试样表面的某种缺陷,在较低加载应力幅下的疲劳裂纹起源于大尺寸的夹杂物;疲劳扩展区断口微观形貌为疲劳辉纹和微坑,在微坑中可以观察到第二相粒子,局部区域可以观察到二次裂纹;瞬断区断口形貌具有典型的韧窝特征.     

MB8形变镁合金疲劳性能研究

采用EHF-EM200K2-070-1A型液压伺服疲劳试验机对轧制变形MB8镁合金室温高周疲劳性能进行了研究。结果表明:在拉-拉疲劳应力比为R=0.1,循环基数为1×10~7条件下,MB8镁合金的疲劳强度为69.41 MPa,相当于其抗拉强度的30%左右;MB8镁合金的疲劳裂纹萌生于试样表面,裂纹扩展区由小的平面状断面组成,并有少量二次裂纹。疲劳断口上没有明显的疲劳辉纹,MB8镁合金疲劳断口在裂纹萌生区塑性变形很小,在裂纹扩展区呈现出多个小平面以及撕裂棱组成的准解理断裂特征。在最终断裂区断口上可观察到韧窝存在,呈现出韧性断裂特征。     

强度为600MPa TRIP钢板的疲劳性能研究

通过对1.5mm厚的TRIP600 MPa钢板进行系列疲劳试验,对试验数据进行拟合处理,用扫描电镜观察疲劳断口形貌.结果表明,在加载频率为8Hz、R=0的高周拉-拉疲劳试验条件下,TRIP600钢板的疲劳极限为460 MPa;S-N曲线拟合的经验公式为:lgN=51.1625-16.8574 lgσ;钢板的疲劳源多位于表面下的夹杂物处,裂纹的扩展区为韧性断裂,瞬断区为脆性断裂.     

方波加载对20CrMo钢焊缝疲劳裂纹扩展的影响

利用拉-拉疲劳法和金属磁记忆检测法研究了20CrMo钢焊缝在方波加载方式下疲劳裂纹扩展与自发射磁信号的相关性,用扫描电镜对疲劳断口特征进行了研究.结果表明,裂纹到达焊缝中心前,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号也随着增加,疲劳裂纹扩展速率先增加后减小,当裂纹越过焊缝后,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号开始减小,疲劳裂纹的扩展速率却迅速增加.在焊接接头的不同区域,疲劳裂纹扩展速率也不相同,其中热影响区扩展速度较快,而在其它区域扩展速率相对较慢.断口扫描分析表明方波加载方式下的疲劳断口为类解理断裂.     

高钴钼低碳不锈轴承钢的拉压疲劳裂纹萌生与扩展

采用QBG-50型高周疲劳试验机对高钴钼不锈轴承钢进行轴向拉压疲劳试验,研究了其在室温和500℃下的疲劳裂纹萌生扩展行为。结果表明：室温条件下试验钢的拉压疲劳极限强度为785 MPa, 500℃条件下试验钢的拉压疲劳极限强度为550 MPa,较室温降低了30.0%。通过扫描电镜对疲劳断口观察发现,室温下试验钢的疲劳裂纹起裂类型为单源起裂,起裂源为驻留滑移带、表面加工缺陷和夹杂物,高温下试验钢的起裂类型为单源起裂和多源起裂,起裂源为驻留滑移带、夹杂物和表面加工缺陷。室温下疲劳裂纹萌生于内部驻留滑移带,而500℃下疲劳裂纹多形成在表面或接近表面的滑移带。拉压裂纹萌生寿命占总寿命的97.88%以上。     

ZL114A铝合金疲劳性能研究及断口分析

用四点弯曲试验法测定机匣材料ZL114A铝合金的疲劳强度,通过光学显微镜和扫描电镜对疲劳断口形貌的观察以及对断口的成分分析,研究了疲劳裂纹的形核和扩展特征.结果表明,在2×106循环次数下,ZL11A铝合金的疲劳强度为(150±73) MPa;样品断口具有典型的疲劳断口特征,断口处Si含量偏高,疲劳裂纹在共晶Si与基体界面处形核并沿此界面扩展.     

690合金腐蚀疲劳裂纹扩展研究

基于DCPD方法测量了690合金在室温空气、325℃空气和325℃除氧超纯水中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果采用Priddle模型进行拟合分析,得到690合金在3种条件下疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和失稳断裂应力强度因子Kc。结果表明,高温水环境下,疲劳裂纹萌生和扩展加快,这可以用滑移-溶解机理解释;高温下,材料强度下降,ΔK_(th)和Kc也下降,高温加速了材料的疲劳断裂。SEM断口形貌表明,空气中的疲劳断口观察到明显的滑移台阶,疲劳破坏形式为穿晶断裂;高温水下的疲劳断口则同时出现穿晶和沿晶开裂,为混合型断口特征。     

316L奥氏体不锈钢非对称载荷下的疲劳与循环塑性行为

对316L奥氏体不锈钢非对称拉-拉疲劳载荷作用下的疲劳和循环塑性行为进行研究。通过疲劳寿命、循环应变幅、平均应变、平均应变率和失效应变的差异划分高、低应力区:在高应力区,平均应变、平均应变率和失效应变大,存在显著的循环塑性变形,疲劳寿命短;在低应力区,循环塑性变形累积有限,疲劳寿命显著增加。通过失效区域的显微组织观察和断口分析发现:在高应力区断口附近产生了大量的孔洞,断口以韧窝为主要特征;在低应力区存在疲劳裂纹,其扩展方向垂直于加载方向,断口由起裂点、疲劳裂纹扩展区、过渡区和快速断裂区组成。316L奥氏体不锈钢高应力区为循环塑性变形主导区,失效形式为循环塑性累积产生的韧性失效;低应力区为疲劳主导区,失效形式为疲劳裂纹扩展失效。     

600 MPa级热轧双相钢的高周疲劳性能

对热轧组织为铁素体+马氏体(1号)、铁素体+贝氏体+部分马氏体(2号)的600 MPa级热轧双相钢进行了应力比为0.1的拉-拉高周疲劳试验,并对疲劳性能进行了对比分析。结果表明:1号双相钢的疲劳极限为433 MPa,2号双相钢的疲劳极限为413 MPa。两种双相钢的疲劳断口均由疲劳源区、扩展区和瞬断区组成,疲劳源出现在试样顶角或近表面处,低应力时为单一疲劳源,高应力时为多疲劳源。裂纹扩展区除了有大量的韧窝,还有第二相粒子、疲劳辉纹和二次裂纹等特征。低应力幅时1号试样的疲劳辉纹较窄,疲劳寿命高于2号试样;高应力幅时2号试样的韧窝较深,疲劳寿命高于1号试样。在拉-拉载荷作用下,1号试样的裂纹为沿晶扩展,2号为穿晶扩展。透射电镜观察结果表明:在相近的应力幅下,疲劳断口附近高密度的位错缠结阻碍了位错的进一步运动,从而提高了双相钢的疲劳性能。     

温度对1Cr11MoNiW1VNbN不锈钢疲劳性能的影响

以超临界汽轮机叶片用1Cr11MoNiW1VNbN不锈钢为研究对象,测试叶片模拟工作温度下拉压疲劳极限的变化规律,用扫描电镜观察试样宏观及微观断口.结果表明,1Cr11MoNiW1VNbN不锈钢试样的疲劳极限随试验温度的变化有明显变化.当试验温度为538、566、593 ℃时,试验钢的拉压疲劳极限的最大变化量为81 MPa.其疲劳试样宏观断口包括裂纹萌生、裂纹扩展及最终断裂3个阶段,存在明显的裂纹前沿;微观断口具有典型的准解理断口特征.     

Fatigue fracture of high-strength Al-Zn-Mg-Cu alloy

X-ray diffractometry(XRD), optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM) were used to study the fatigue fracture of the T7451 Al-Zn-Mg-Cu alloy (470 °C, 60 min+115 °C, 8 h+165 °C, 16 h). The study reveals mainly the microscopic structure of the alloy in the process of crack formation and crack growth. The fatigue fracture is characterized by three zones: fatigue crack source zone, fatigue crack propagation zone and fatigue fracture zone. The fatigue damage preferably incubates at the fractured inclusion particles at or near (about 25 μm) the specimen free surfaces, and these brittle Fe-rich intermetallic inclusion particles are (7–10) μm×(11–14) μm in size. Some features such as “feather-like”, “river and range” and boundary extrusions can be observed in the fatigue propagation zone, and in the fatigue fracture zone the surface is rough and uneven.     

High cycle fatigue and fracture behavior of 2124-T851 aluminum alloy

The high cycle fatigue properties and fracture behavior of 2124-T851 aluminum alloy were investigated roundly, including the fatigue crack growth rate, fracture toughness and fatigue S--N curve. Furthermore, the fatigue crack growth rate was analyzed by fitting the curves. And the microstructure of the alloy was studied using by optical microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffractometry, scanning electron microscop1/2 The results show that the fatigue strength and the fracture toughness of 2124-T851 thick plate are 243 MPa and 29.6 MPa.m at room temperature and R=0. 1, respectively. At high cycle fatigue condition, the characteristics of fatigue facture were observed obviously. And the higher the stress amplitude, the wider the space between the fatigue striations, the faster the rate of fatigue crack developing and going into the intermittent fracture area and the greater the ratio between the intermittent fracture area and the whole fracture area.     

P92钢630 ℃下的高温低周疲劳行为分析

P92钢作为新一代耐热钢,其服役温度正随着超超临界机组的不断推广而逐渐提高,而高温疲劳性能对保证电厂的安全运行具有重大作用.文中通过P92钢630℃下的疲劳试验,研究了其在不同应变幅和应变速率下的疲劳寿命以及应力—应变关系,并结合断口形貌分析了P92钢的断裂机理.结果表明,P92钢属于高温循环软化材料,其疲劳寿命随塑性应变幅的增大而呈指数下降,同时应变速率的增大会导致其疲劳寿命的增大.P92钢疲劳断口分为疲劳源区、裂纹扩展区以及断裂区.高应变幅下蠕变孔洞和二次裂纹的增加是导致其疲劳寿命降低的主要原因.     

INFLUENCE OF TEMPERATURE ON FATIGUE CREEP INTERACTION FRACTURE MAP

The relative ratio of fatigue resistance to creep resistance of materials varies with test temper-ature.As the temperature decreases,the creep resistance,since it is a thermal activation pro-cess,becomes relatively larger than fatigue resistance.Therefore the fatigue damage becomespredominant,and results in expansion of fatigue fracture region(region F),and shrinkageeven complete elimination of creep fracture region(region C).A materials parameter Ω canbe defined to estimate the temperature at which the creep fracture region is completely de-pressed.This phenomenon could be understood on the basis of the integrated model of compet-itive and cumulative models of fatigue creep interaction.     

X80针状铁素体管线管的超高周疲劳行为

采用超声疲劳试验加载方法,研究了X80针状铁素体管线管的超高周疲劳行为,并利用扫描电镜(SEM)对其疲劳断口进行了观察。结果表明,在10^9循环周次内,X80针状铁素体管线管的超高周疲劳S-N曲线为连续下降型,不存在传统疲劳极限的水平平台。SEM疲劳断口观察表明,在高应力幅短寿命区域,疲劳裂纹主要萌生于试样表面的加工缺陷,而在10^7循环周次以后,疲劳断裂主要起源于试样内部的非金属夹杂物。     

分接开关主驱动轴低周疲劳行为及断裂特性

针对分接开关主驱动轴球墨铸铁部件,系统研究了其低周疲劳性能及断裂特性。结果表明,EN-GJS-700-2球墨铸铁的疲劳寿命强烈依赖于施加的循环应变幅。进一步研究发现,疲劳寿命主要取决于循环应变幅中的塑性分量,以至于疲劳寿命与循环总应变幅满足Coffin-Manson方程。SEM断口形貌显示,不论是低应变幅还是高应变幅下,球墨铸铁表面处的球状石墨/珠光体界面是疲劳裂纹的优先萌生位置,并呈现出多源特征。在随后的裂纹扩展过程中,高应变幅断口平坦,解理断裂特征明显,难于观察到疲劳条纹。但在低应变幅下,球形石墨和珠光体显著参与塑性变形,疲劳条纹变得明显。     

海洋柔性立管用钢的疲劳断裂行为

采用GPS100高频疲劳试验机研究了海洋柔性立管用钢在温轧工艺下的疲劳断裂行为。结果表明,海洋柔性立管用钢疲劳寿命随加载应力幅的升高而不断下降;疲劳裂纹产生于试样表面,裂纹源区可见变形带及河流花样,裂纹扩展区存在大量二次裂纹,瞬断区疲劳裂纹呈韧性断裂特征。在疲劳裂纹扩展过程中,裂纹的扩展能力因大角度晶界的铁素体和高强度贝氏体的相互作用而受到限制,同时在晶界处形成的二次裂纹同样可减缓扩展速率,达到提高疲劳寿命的效果。     

高频淬火态新型叶片钢的疲劳性能

对一种新型叶片钢在室温大气、80℃22%NaCl溶液和95℃水蒸汽中进行腐蚀疲劳试验,测定了此钢在不同腐蚀环境下的拉压疲劳S-N曲线,利用金相显微镜和显微硬度计分析了显微组织和显微硬度的分布,用扫描电镜分析了疲劳断口。结果表明,80℃22%NaCl溶液和95℃水蒸汽分别使新型叶片钢的疲劳极限比室温大气下的疲劳极限降低了32.60%和11.84%。疲劳源都位于试样表面。80℃22%NaCl溶液中的腐蚀疲劳断口没有明显的疲劳辉纹,室温大气和95℃水蒸汽中的疲劳断口都出现了疲劳辉纹,后者的疲劳断口还出现了大量的解理裂纹。     

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某公司生产的猎枪在进行空枪射击试验时,部分击针发生了断裂。笔者采用化学成分分析、金相检验、扫描电镜观察等方法对断裂形成原因进行分析。试验结果表明,击针断裂的机制为疲劳断裂,击针的化学成分和基体金相组织正常。但击针表面有脱碳层导致击针表面弱化,使得击针表面硬度和强度明显低于基体,加速了疲劳源的形成,且击针承受较大交变应力的作用,加速了疲劳源的扩展。综合分析认为:击针断裂属于表面产生脱碳层导致的早期疲劳断裂。     

钢芯铝绞架空导线微动疲劳断口形貌

在自制的微动疲劳试验装置上进行钢芯铝绞导线(ACSR)的微动疲劳试验,采用扫描电子显微镜观察分析内、外层铝股线断口特征,研究其微动疲劳断裂机制。结果表明:铝股线的断股大多发生于导线与线夹的最后接触点处。微动振幅为1.0 mm时,在较低循环周次下(1.6×107),铝股线只发生正断;随着循环次数增加,铝股线断股数量增加,且发生45°及"V"形断裂。铝股线疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区、瞬断区构成,呈现弯曲疲劳和扭转疲劳两种不同的断裂方式。