不同温度淬火对45钢疲劳裂纹扩展行为的影响

对不同温度(760,800,840℃)淬火+350℃回火处理的45钢进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了疲劳裂纹扩展速率曲线,研究了淬火温度对其疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:与840℃淬火(常规淬火)后的相比,760,800℃亚温淬火后试验钢组织中存在未溶铁素体,且800℃亚温淬火后的马氏体组织细小,韧性较好;试验钢的疲劳裂纹扩展速率曲线在裂纹稳定扩展阶段符合Paris公式,随着淬火温度的升高,裂纹扩展速率减小;疲劳断口分为裂纹低速扩展区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个区域,800℃亚温淬火后的低速扩展区相对平坦,稳定扩展区则比较粗糙,存在准解理形貌,瞬断区有明显的撕裂棱、剪切唇和韧窝形貌,高度差达到283.9μm左右,韧性断裂所占比例较大。     

固溶和稳定化处理后Zr-Mo微合金化310S不锈钢的显微组织和耐腐蚀性能

制备了Zr-Mo微合金化310S不锈钢并进行了不同温度(1 050~1 150℃)固溶处理以及1 150℃固溶+不同温度(950~1 1050℃)稳定化处理,研究了不同热处理后试验钢的显微组织和耐腐蚀性能。结果表明:固溶处理后,试验钢的显微组织为均匀的奥氏体等轴晶,且晶粒内有大量退火孪晶,晶界或晶内析出条状或球形颗粒状(Zr,Mo)C相和块状Zr(C,N)相;1 150℃固溶+不同温度稳定化处理后试验钢的显微组织与固溶态的相似,但析出相数量增多,且在950℃稳定化处理后,晶界上析出了大量的链球状M23C6相;950~1 050℃的稳定化处理对试验钢的耐均匀腐蚀性能影响不大;随着稳定化温度的升高,试验钢的晶间腐蚀敏感性降低,耐晶间腐蚀能力增强。     

晶粒尺寸对GH4169镍基合金疲劳小裂纹扩展的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸及疲劳试验机等研究了热处理对GH4169镍基高温合金显微组织和力学性能的影响,重点研究了晶粒尺寸对其疲劳小裂纹扩展的影响。结果表明:采用固溶加双时效的热处理工艺能够提高试验合金的力学性能,随着固溶温度升高,合金中晶粒尺寸变大,强度下降,疲劳寿命延长;小裂纹阶段占疲劳寿命的80%,晶粒尺寸对疲劳小裂纹扩展速率的影响不明显,但随着晶粒尺寸增大,长裂纹的扩展速率下降。     

ZG20MnSi钢断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率试验研究

研究了ZG20MnSi钢及其焊接热影响区的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率。ZG20MnSi钢在常温下有较高的断裂韧度,δi达0.158mm,在0℃时δi为0.145mm。焊接热影响区的断裂韧度降低,但常温下δi也达0.146mm,在0℃时δi为0.139mm。ZG20MnSi钢在空气中的疲劳裂纹扩展速率方程为dn/dN=5.2857×10-12(△K)4.1;在滴水环境中的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=3.7515×10-13(△K)4.9。     

不同条件下300M钢的疲劳裂纹扩展行为

对300M钢在空气和质量分数3.5%NaCl水溶液中分别进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了其疲劳裂纹扩展速率-应力强度因子范围曲线,并分别利用Paris公式和Walker公式对曲线进行了拟合;分析了应力比、腐蚀环境、频率对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:300M钢的疲劳裂纹扩展速率随应力比的增加而增大;在相同应力比下,300M钢在NaCl水溶液中的疲劳裂纹扩展速率在裂纹扩展前期比在空气中的快,在扩展后期则趋于一致;较低试验频率下300M钢在裂纹扩展前期的疲劳裂纹扩展速率比在较高频率下的快。     

S135钻杆钢在H_2S环境中的腐蚀疲劳行为

对S135钻杆钢在空气和H_2S环境中进行了不同应力幅下的疲劳试验,得到了不同条件下的疲劳寿命,并应用回归分析方法得到了该钻杆钢在不同环境中的疲劳寿命公式,分析了其疲劳断裂机制。结果表明:在空气环境中,试验钢呈现明显的疲劳极限特征;在H_2S环境中,相同当量应力幅下试验钢的疲劳寿命比在空气环境中的低,且在很低的当量应力幅下仍会发生断裂,不存在疲劳极限;在不同环境和不同当量应力幅下,试验钢的疲劳裂纹均萌生于试样表面或靠近表面处,裂纹源区以解理断裂为主;在空气环境中,裂纹扩展区以疲劳条带为主要特征,在H_2S环境中,裂纹扩展区以解理平面和解理台阶为主要特征,在其解理平面上存在大量的二次裂纹,具有氢脆断裂的特征。     

显微组织对中碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文试验研究了45 Cr 钢淬水,200℃回火态和40 MnB 钢淬水,200℃、500℃回火态的疲劳裂纹在第一、第二扩展阶段的扩展。试验结果表明,当疲劳裂纹处于第一扩展阶段时,两种钢在200℃回火态的疲劳裂纹主要是穿晶扩展,它们的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(△K_(th))基本相同。当疲劳裂纹进入第二扩展阶段后,晶界状态对疲劳裂纹扩展的影响明显起来。硼具有韧化200℃回火态组织晶界的作用,致使40MnB 钢的疲劳裂纹不优先沿晶界扩展。而45Cr 钢,疲劳裂纹优先沿高畸变能的晶界扩展,疲劳裂纹沿晶扩展速率加快,所以得到40 MnB 钢的da/dN<45Cr 钢的da/dN 的结果。当40MnB 钢500℃回火态的疲劳裂纹处于第一、第二扩展阶段时,均是穿晶扩展,断口上有明显疲劳条纹,裂纹扩展途径弯曲度大,从而使其在两个扩展阶段的da/dN 均低于两种钢200℃回火态的da/dN,△K_(th)值高于两种钢200℃回火态的△K_(th)值。     

腐蚀环境中的疲劳裂纹扩展

本文介绍了室温条件下2 1/4Cr-1Mo钢在1.1MPa氩气和最高压力达9.9MPa的氢气环境下的断裂疲劳特性及为防止氢致裂纹扩展而在氢气中加入的气体缓蚀剂对钢的疲劳裂纹扩展的影响。发现氧或一氧化碳对防止氢致裂纹扩展有很大作用。另外,还介绍了在人造海水介质中低碳钢焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性。     

氢气含量与加载频率对X80钢管接头疲劳裂纹扩展速率的影响

在氮气,体积分数均为2%的H₂+CO₂以及体积分数分别为5%,2%的H₂+CO₂环境中,对X80钢管接头试样进行不同加载频率(0.1,1.0,10.0 Hz)的疲劳裂纹扩展试验,研究了氢气含量和加载频率对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明：当加载频率为1.0 Hz时,氢气含量越高,接头母材、热影响区和焊缝裂纹扩展速率越大,且焊缝中的裂纹扩展速率增大程度最大;含氢环境中焊缝的疲劳裂纹扩展速率小于母材和热影响区;当氢气体积分数为5%时,母材和热影响区均发生韧性断裂,但疲劳断口上存在微小的二次裂纹和少量平台状结构等脆性断裂特征,焊缝疲劳断口出现长度近80μm的二次裂纹,但断口形貌仍主要呈韧性断裂特征;氢气体积分数为5%时,随着加载频率增加,母材的疲劳裂纹扩展速率先增大后减小,加载频率为1.0 Hz时的疲劳裂纹扩展速率最大。     

后处理工艺对激光选区熔化成形Hastelloy-X合金显微组织和低周疲劳性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备Hastelloy-X合金,研究了不同的后处理工艺(1 175℃×2 h固溶处理、1 175℃/150 MPa×1 h或1 175℃/150 MPa×2 h热等静压处理)对合金显微组织和低周疲劳性能的影响。结果表明：SLM成形合金具备典型的熔池边界形貌和由细小树枝晶构成的柱状晶组织,同时存在微裂纹、气孔、孔洞等冶金缺陷;固溶处理消除了合金熔池边界,且晶粒由柱状晶向等轴晶转变,热等静压处理则能进一步闭合合金中的裂纹和气孔,同时沿晶界析出不连续的细小M₆C型碳化物;相比于固溶态合金,热等静压态合金具有更好的低周疲劳性能,其中2 h热等静压时间下得到的合金低周疲劳寿命略高;固溶处理态合金的疲劳裂纹以穿晶形式扩展,而热等静压态合金以穿晶+沿晶混合模式扩展。     

4Cr13模具钢的等温相变规律与预处理工艺优化

测试了4Cr13塑料模具钢的过冷奥氏体等温转变曲线,研究了该钢的等温相变规律,分析了经过不同工艺固溶(1 010～1 090℃保温2,3 h)和球化退火(905℃×2 h奥氏体化和700～770℃保温5,8 h等温球化)预处理后的显微组织和硬度,并获得最优工艺。结果表明：在725℃下试验钢的珠光体形核孕育期最短;经1 010℃固溶处理后,组织中存在大量球状碳化物,当固溶温度为1 070～1 090℃时,碳化物基本溶解,马氏体板条束明显粗化,最优固溶工艺为1 050℃×3 h,此时碳化物占比较低且弥散分布;随着等温球化温度升高,链状碳化物数量先减少后增多,并且保温8 h后球状碳化物的分布更均匀;1 050℃固溶3 h+905℃×2 h+750℃×8 h球化退火后试验钢的球化效果最好,直径小于0.5μm的碳化物占比约为78.92%,硬度最低,约为192 HBW。     

600MPa冷压桥壳钢疲劳裂纹扩展速率

利用光学显微镜观察Mn-Ti体系和Nb-V体系600 MPa冷压桥壳钢显微组织,采用MTS-810低频疲劳试验机,在试验频率为10Hz条件下,应用三点弯曲法,对2种成分体系冷压桥壳钢进行疲劳裂纹扩展速率试验,并绘制2种试验材料的裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅度ΔK的关系曲线。结果表明,2种成分体系桥壳钢显微组织均为铁素体+少量的珠光体,Nb-V体系铁素体晶粒尺寸为3.3μm,Mn-Ti体系铁素体晶粒尺寸为5.8μm。利用线性拟合法,得到Mn-Ti体系和Nb-V体系的Paris方程系数分别为:m=2.629 8,C=4.13×10~(-12) mm/次和m=2.679 9,C=1.30×10~(-12) mm/次,计算得出裂纹扩展门槛值ΔKth分别为46.50和66.58 MPa·m~(1/2)。     

钢材及焊接热影响区中低周疲劳裂纹扩展的原位观察

在扫描电镜下对铁素体－珠江体钢及焊接热影响区的低周疲劳裂纹扩展进行了动态原位观察，材料的微观组织对裂纹的扩展存在着明显的影响。提出疲劳裂纹扩展的形态及方式与材料的疲劳裂纹扩展阻力之间的存在着一定的关系，值得进一步研究。     

耐酸不锈钢脆性分析与消除措施

1Ｃｒ17Ｎｉ2是马氏体 (Ｍ)—铁素体 (Ｆ)型耐酸不锈钢 ,广泛应用于石油、化工、造船、家电、机械及宇航工业。但该钢经高温固溶淬火和在 5 5 0℃附近回火加热时易发生高温回火脆性 ,导致冲击韧度 (ａｋ 值 )急剧降低 ,使用过程中易发生沿晶界疲劳断裂事故。分析原因 ,采取措施 ,有显著技术经济和社会效益。　　一、脆性产生原因分析1Ｃｒ17Ｎｉ2耐酸不锈钢产生回火脆性原因有两大因素 ,一是固溶淬火加热温度 ,二是淬火冷却速度。1Ｃｒ17Ｎｉ2钢共析转变的特点是在 10 30～ 80 0℃较宽温度范围内存在δ、α、γ三相区及α铁素体通过δ铁素体…     

室温和650 ℃下晶粒尺寸对GH4169合金疲劳小裂纹萌生和扩展行为的影响

在室温和650 ℃条件下,研究晶粒尺寸对GH4169合金疲劳小裂纹萌生机理和扩展行为的影响。通过在960 ℃、 1 010 ℃、1 020 ℃、1 050 ℃条件下,各保温1 h来改变试样晶粒尺寸。通过光学显微镜来观察不同热处理后的微观组织。利用覆膜法监测小裂纹扩展过程。结果表明,两种温度下疲劳小裂纹萌生机理和扩展模式在细晶组织和粗晶组织间均会发生转变。室温和650 ℃条件下,裂纹扩展速率在小裂纹阶段近似恒定。室温下,平均晶粒尺寸变化对小裂纹扩展速率几乎没有影响。650 ℃下,随着平均晶粒尺寸增加,小裂纹扩展速率增大。无论哪种温度下,一旦表面裂纹长度达到一定临界尺寸,小裂纹会加速扩展,进入长裂纹阶段。室温下不同平均晶粒尺寸试样临界裂纹长度基本相同,650 ℃下随着平均晶粒尺寸增加临界裂纹长度增加。     

环境湿度对铸铝合金超声疲劳裂纹扩展速率的影响研究

针对铸铝合金A356-T6开展了不同环境湿度下的超声疲劳裂纹扩展试验和实验室环境湿度下的常规疲劳裂纹扩展试验。由试验结果可知,超声疲劳在干空气环境中的疲劳裂纹扩展速率最低,而在蒸馏水环境中的疲劳裂纹扩展速率最高。常规疲劳在实验室环境中的疲劳裂纹扩展速率和超声疲劳在蒸馏水环境中的疲劳裂纹扩展速率几乎一致。针对Wei建立的环境湿度对铝合金材料疲劳裂纹扩展速率预测模型进行了修正,得到了铸铝合金A356-T6在任意环境湿度和试验频率下的疲劳裂纹扩展速率预测模型。     

固溶处理对304H焊接接头高温蠕变疲劳性能的影响

采用具有保持时间的高温蠕变疲劳试验,研究了304H不锈钢焊接接头在相同条件下焊态和固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命,使用断口扫描电镜、透射电镜、金相显微镜分析了断裂失效机理及裂纹扩展走向。结果表明,固溶处理可以显著提高焊接接头蠕变疲劳寿命,固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命约为焊态的1. 6倍;焊态下断口主要呈穿晶韧窝断裂特征,固溶处理试样断口呈现穿晶与沿晶混合断裂特征,裂纹从纤维区向结晶区扩展断裂。两种状态均有脆性相碳化铬析出,但固溶处理后Cr的析出率降低,延迟了脆性相的生成;同时,固溶处理后晶粒变大,提高了蠕变强度,这些因素导致固溶态304H焊接接头蠕变疲劳寿命的增加。     

800MPa级冷轧相变诱发塑性钢的组织与性能

采用全自动热模拟试验机测定了新开发的800 MPa级相变诱发塑性钢的CCT曲线,据此制定了12种工艺对试验钢进行退火处理;通过拉伸试验测定了经不同工艺退火处理试验钢的力学性能,确定出了最优热处理工艺;对经最优工艺退火处理钢的显微组织和残余奥氏体的稳定性进行了研究。结果表明:各种工艺处理钢均获得了800 MPa以上的抗拉强度,获得最佳综合力学性能(强塑积最大)的热处理工艺为830℃退火120 s后,先以20℃.s-1的速率缓冷至700℃,再以40℃.s-1的速率冷至400℃,并在400℃等温处理400 s,最后以20℃.s-1的速率冷至室温;经最优工艺退火处理后钢的显微组织为50%铁素体+38%贝氏体+12%残余奥氏体,残余奥氏体主要分布在铁素体晶界处,或铁素体与贝氏体的晶界处,还有小部分存在于大的铁素体晶粒内;在拉伸过程中试验钢中残余奥氏体的相变大部分发生变形量为10%~20%阶段。     

β相锻造加工工艺中固溶温度对Ti6242合金保载疲劳性能的影响

对Ti6242钛合金进行不同固溶温度(960,980℃)下的β相锻造加工,研究了不同固溶温度下合金的显微组织和拉伸性能,以及高峰值应力下的低周疲劳与保载疲劳性能。结果表明：不同固溶温度下β相锻造后Ti6242合金组织相似,均由网篮组织、晶内α相片层组织和羽毛状α相集束组织组成,960℃固溶温度下羽毛状α相集束多于980℃固溶温度下。与960℃固溶温度下β相锻造后相比,980℃固溶温度下β相区锻造后合金的强度较高,断后伸长率略低,低周疲劳寿命明显较低,保载疲劳敏感系数较低;980℃固溶温度下合金的保载疲劳寿命约为960℃固溶温度下的1.3倍。不同固溶温度下β相锻造后低周疲劳断口的疲劳特征明显,均由疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,而保载疲劳断口均由韧窝和疲劳条带组成,呈现出一种以蠕变断裂为主、疲劳断裂为辅的断裂模式。     

超高压换热器用钢SAE4340腐蚀疲劳裂纹扩展速率的研究

对超高压换热器用钢SAE4340进行了在空气与水介质中的疲劳裂纹扩展速率试验,得到其在两种介质中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明,在水介质中的疲劳裂纹扩展速率较高。