腐蚀疲劳过程中裂尖阳极溶解对裂纹扩展的作用

在模拟腐蚀疲劳裂尖介质中,分别用铂丝和40CrNiMo钢为辅助电极测定了在不同拉伸速率下中温回火的40CrNiMo钢的腐蚀电流密度i_(a)与应变速率、塑性应变量的关系,其结果为:利用疲劳裂纹尖端应变的弹塑性有限元计算,得到腐蚀疲劳裂尖阳极溶解引起的裂纹扩展与△K的关系,结果表明:中温回火的40CrNiMo钢在3.5％NaCl水容液中裂尖阳极溶解对腐蚀疲劳裂纹扩展的直接贡很小,阳极溶解的主要作用是影响为裂尖断裂区氢致开裂提供氢原子的阴极过程。     

MECHANISM OF SLOW CRACK GROWTH AND STRESS CORROSION CRACKING IN AUSTENITIC STAINLESS STEEL

通过金相跟踪观察、力学测量及断口分析,研究了奥氏体不锈钢氢致开裂和应力腐蚀的机理.结果表明,无论是不稳定型(321)还是稳定型(310)奥氏体不锈钢,电解充氢时先产生塑性变形,当它发展到临界状态时就导致氢致裂纹的形核.但在42%MgCl_2沸腾溶液中应力腐蚀时,裂纹的形核和滞后塑性变形无关.两种(321)輿氏体不锈钢应力腐蚀的门槛值K_(ISCC)远比严重充氢时氢致开裂的门槛值K_(IH)要低.两者的断口形貌也不同,应力腐蚀是解理断口,且和K_I无关.而氢致开裂断口和K_I有关,K_I高是韧窝,K_I低则获得准解理断口.实验表明,氢在奥氏体不锈钢应力腐蚀(沸腾MgCl_2介质)过程中并不起主要作用.     

EFFECT OF DISLOCATION IMAGE FORCE ON DISLOCATION DISTRIBUTION IN PLASTIC ZONE AT CRACK TIP

本文按位错分布连续统理论,考虑了位错表面像力的影响,对裂纹顶端范性区位错平衡分布进行了计算,与把介质当作无限介质时计算的结果进行了比较.这里外加应力水平存在一极大值α_c,相应地存在临界范性区大小α_(c2)当(?)<α_c,或α<α_c时,位错表面像力的作用使裂端范性区增大;当α>α_c,产生韧带屈服.这个结果与裂端范性区正电子湮没实验观测是一致的.     

EFFECT OF GRAIN SIZE ON SLOW FATIGUE CRACK PROPAGATION AND PLASTIC DEFORMATION ZONE OF CRACK TIP

<正> 以往的研究结果表明,晶粒尺寸不仅影响材料的门坎值,而且也与常规机械性能特别是强度指标有一定的关系。为了解材料的门坎值、晶粒尺寸和强度之间的关系,本工作以奥氏体不锈钢为研究对象试图探索这一关系,同时用浮凸法研究晶粒尺寸对门坎值和低速扩展中裂纹顶端塑性变形的影响。     

腐蚀疲劳裂尖材料损伤研究

金属环境断裂过程依赖于材料,应力与介质参数间的复杂交互作用,这些交互作用的澄清是实现材料断裂控制的重要基础,而裂纹尖端单元损伤过程的研究则是联接微观机制与宏观断裂规律的桥梁。通过对钝化和活化典型腐蚀体系下恒速长大腐蚀疲劳裂纹受力学与电化学参数扰动后的扩展动力学响应规律的系统研究,并结合多种其它分析手段,考察了不同腐蚀因素对裂尖材料的损伤作用机制。在实验基础上,对腐蚀导致裂纹闭合变化,裂纹扩展过载延     

应力比和频率对低合金钢腐蚀疲劳裂纹扩展机理的影响

在理论分析裂尖局部应变、应变速率及溶解速度的基础上、实验测定了低合金钢ZG20SiMn,SM50B—Zc的腐蚀疲劳裂纹扩展速率,并随着裂纹的扩展测定了裂纹内和裂纹尖端的pH值和金属电极电位、指出降低频率和增加应力比所导致的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的增加部分主要来自于氢脆的加速作用     

表面状态对690TT合金腐蚀及应力腐蚀行为的影响

采用扫描电镜、原子力显微镜和表而粗糙度测量仪对具有不同表面状态的690TT合金表面形貌进行了表征与比较。采用零电荷电位测量、动电位扫描和电化学快慢扫描等方法对不同的690TT合金的腐蚀行为进行了比较。结果表明,与机械抛光样品相比较,打磨样品表面起伏较严重,拥有更大的表面粗糙度值;在相同的腐蚀环境中,打磨样品比机械抛光样品表现出更大的腐蚀速度和更高的应力腐蚀开裂敏感性。分析认为,单纯的表面较大粗糙度和残余应变均能够促进690TT合金的腐蚀。实验中打磨690TT样品表现出的较高腐蚀速度和应力腐蚀开裂敏感性是由其较大的表面粗糙度和表面残余应变综合影响结果。     

EFFECTS OF STRESS RATIO AND FREQUENCY ON CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH MECHANISM IN LOW ALLOY STEELS

Based on theoretical analysis about local strain,strain rate and dissolving rate at crack tip,the corrosion fatigue crack growth rate of steels ZG20SiMn and SM50B-Zc in fresh waterand 3.5% NaCl solution were measured experimentally,and the PH and electrode potentialwithin crack were also measured continuously along with crack propagating.It showed thatthe increase of crack growth rate,caused by both decreasing frequency and raising stressratio,was mainly accelerated by hydrogen embrittlement.     

氢致开裂和应力腐蚀机理的前沿问题

本文对各种氢致开裂和应力腐蚀机理进行了评述。指出,把氢促进局部塑性变形和弱键理论以及氢压理论联合起来就有可能发展新的氢致开裂机理;必须深入研究阳极溶解对位错发射,增殖和运动的影响才能提出合理的阳极溶解型应力腐蚀的机理。     

A STUDY ON THE PLASTIC ZONE AHEAD OF MIXED-MODE CRACK TIP FRACTURED UNDER LINEAR ELASTIC CONDITION

本文基于超高强度钢复合型脆断的实验结果,利用线弹性近似分析和弹塑性有限元分析,对不同的K_(Ⅱ)/K_Ⅰ值脆断的试样,在临界状态时裂纹顶端的塑性区进行了研究,得到了裂纹起始扩展时塑性区的形状和尺寸、裂纹顶端周围应力、应变以及应变能密度的分布情况。根据这些结果,对复合型裂纹扩展阻力的影响因素提出了看法,对现有的复合型断裂准则做了讨论。     

CHANGES OF CRACK GROWTH MORPHOLOGY IN STEEL UNDER CORROSION FATIGUE CONDITION

本文应用电子断口学、断裂力学的方法,通过实际断裂构件的分析和腐蚀疲劳(CF)、应力腐蚀开裂(SCC)实验,观察到钢在CF条件下裂纹扩展形态不是单一的.它与钢的临界应力强度因子K_(IC),临界SCC强度因子K_(ISCC),CF最大应力强度因子K_(Imax),应力强度因子范围△K,应力比R及频率f等有关.当dK/da>0时,基本的断裂形态有三种:(1)当K_(Imax)相似文献   

纯铝基复合材料的应力腐蚀与氢致开裂

采用双悬臂梁（DCB）恒位移试验方法，Ⅱ型恒载荷试验方法以及慢为速率拉伸（SSRT）试验方法对纯Al复合材料的应力腐蚀与氢致开裂行为进行了研究，结果表明，在不发生应力腐蚀与氢致开裂的纯铝中加入20％（体积分数，下同）的SiC晶须或Al18O33晶须后就会发生应力腐蚀及氢致开裂。     

应力比和频率对GC－4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明，在高应力比时，ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ，且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑，导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．     

应力比和频率对GC-4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明,在高应力比时,ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ,且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑,导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．     

氢对铜的电化学行为和应力腐蚀的影响

纯铜充氢后并不改变组织结构和晶粒大小而且抗拉强度、伸长率和面缩率也不变化，这表明铜没有氢脆，在ＮａＮＯ＿２溶液中，氢使纯铜电位降低，使应力腐蚀开裂敏感性升高，但断口形貌不发生变化。     

预蠕变对奥氏体不锈钢和黄铜应力腐蚀的影响

用恒载荷和恒位移试样分别研究了预蠕变对奥氏体不锈钢在成膜(42%MgCl_2)和不成膜(0.5mol/L HCl+0.5mol/L NaCl)溶液,以及黄铜在氨水溶液中应力腐蚀的影响结果表明,如用恒载荷试样,则无论是不锈钢还是黄铜,预蠕变对应力腐蚀断裂时间和门槛值均没有影响;如用恒位移试样,则预蠕变能使不锈钢和黄铜应力腐蚀门槛值成倍提高黄铜在氨水中加载阴极保护足够长时间后能抑制随后开路条件下的应力腐蚀,这归因于阴极极化改变溶液成分和pH值,而不是预蠕变的影响     

STUDY OF PLASTIC ZONE AND FATIGUE CRACK PROPAGATION MECHANISM

本文用三点弯曲试样测定15MnVN钢在淬火和200℃低温回火状态下疲劳裂纹扩展速率。试验在循环载荷比R=0.5的恒幅条件下进行,并利用金属塑性变形在光滑表面上产生浮凸的现象,用相衬显微镜测定裂纹顶端单调塑性区尺寸。在平面应力状态下垂直于裂纹面方向的单调塑性区尺寸与相应的(K_(max)/σ_s)~2成正比,其比例系数为0.21。根据Rice循环塑性区尺寸与单调塑性区尺寸关系,得到垂直裂纹面方向的循环塑性区尺寸与相应裂纹扩展速率之间为一指数关系。 在裂纹扩展过程中,相对裂纹尺寸a/W约等于0.687时裂纹顶端从小范围屈服进入大范围屈服;a/W<0.687裂纹顶端的塑性变形约在θ=30—60°方向角内向两翼伸展;当a/W>0.687,不仅两翼向更大的θ角展开,而且在θ=0°附近塑性变形也有相当发展。 金相和扫描电镜观察结果,具有板条状马氏体组织的15MnVN钢疲劳裂纹扩展是以穿晶型的解理开裂方式进行的,是一种再生核扩展机制。     

疲劳及拉伸预形变对钝铜应力腐蚀敏感性的影响

用慢应变速率拉伸法研究了疲劳预形变以及拉伸预形变对纯钢在ＮａＮＯ２溶液中应力腐蚀敏感性的影响.结果表明,疲劳预形变（切应力幅γｐｌ＝１.２×１０－４,疲劳周次Ｎ＝８．４×１０４;以及γｐｌ＝９．４×１０－４; Ｎ＝２．４×１０４）能降低Ｃｕ单晶的应力腐蚀敏感性．随拉伸预形变量升高,纯铜多品的应力腐蚀敏感性也降低.这表明,预形变能改善纯铜的应力腐蚀性能．     

显微组织对管线钢硫化物应力腐蚀开裂的影响

研究了不同显微组织管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）行为,结果表明,细小针状铁素体为主的显微组织抗SSCC性能最佳,超细铁素体的显微组织次之,（铁素体 珠光体）的显微组织最差,分析表明,氢脆是高强度管线钢在SSCC中的主要破坏形式。针状铁素体为主的显微组织,其内部高密度缠结位错和弥散析出的碳氮化物起到了强烈的氢陷阱作用,表现出最佳的抗SSCC性能。     

不锈钢管道的应力腐蚀开裂及对策

针对4114工号不锈钢管道的开裂，进行原因分析，认为应力腐蚀和选材不当是主要原因，根据工况条件选用了新的钢材并采用了相应的措施，取得较好的效果。