中碳高强度弹簧钢NHS1超高周疲劳破坏行为

测试了中碳高强度弹簧钢NHS1的超高周(109 cyc)疲劳破坏行为,并利用FESEM对疲劳断口进行了观察.NHS1钢的S-N曲线呈台阶型,在109 cyc内疲劳极限消失.疲劳断口分析表明,在高应力幅区,实验钢的疲劳破坏主要起源于基体表面;而在低应力幅长寿命区,疲劳破坏主要起裂于试样内部的夹杂物,形成"鱼眼"型断裂.在夹杂物周围存在一个粗糙的粒状亮区(GBF).GBF区边界的应力场强度因子为3.6 MPa·m1/2,与疲劳寿命无关,该值与疲劳裂纹扩展的门槛值相等;"鱼眼"边界的应力场强度因子同样与疲劳寿命无关,约为10.6 MPa·m1/2.     

纯铁纯度对其再结晶织构及晶粒Schmid因子的影响

 为了研究纯铁纯度对其再结晶织构及Schmid因子的影响,以商业的2N8、3N5纯铁和实验室制备的4N级公斤级高纯铁为原料,通过退火再结晶和EBSD研究了2N、3N、4N纯度纯铁再结晶织构特征和晶粒的Schmid因子。结果表明,2N8、3N5和4N3纯铁的晶粒组织均为等轴铁素体,残余应力少、位错密度低,样品再结晶完全。其中,2N8和3N5纯铁的织构呈现出相同的分散分布特征,而4N3高纯铁织构特征集中,随机织构较少。ODF图和取向线分布密度进一步表明,2N8和3N5纯铁具有相似的α织构{hkl}〈110〉和γ织构{111}〈uvw〉特征及变化趋势,即两者都在α取向线的{111}〈110〉取向具有较高的分布密度和γ取向线密度随φ₁的增大而有降低;而4N3高纯铁具有〈113〉|X和γ织构特征,且包含利于材料力学性能各向异性的{332}〈113〉织构,另外,其γ取向线密度随φ₁的增大逐渐升高,直至{111}〈112〉取向密度高于2N8和3N5纯铁。晶粒Schmid因子及其频率分布直方图结果表明,2N、3N、4N纯铁均存在低Schmid因子晶粒被高Schmid因子晶粒包围的现象,且在{110}〈111〉、{112}〈111〉和{123}〈111〉这3个滑移系下晶粒Schmid因子总和平均值为0.467(4N3)＞0.461(3N5)＞0.459(2N8),呈现出纯铁晶粒Schmid因子总和平均值随纯度增大的趋势;根据Schmid定律可知,4N3纯铁的织构特征最有利于其变形。综上所述,在本工作中,随着纯铁纯度由2N8提升至4N3,样品中杂质原子减少,促进了4N3高纯铁产生强烈的〈113〉|X和γ织构特征以及利于材料力学性能各向异性的{332}〈113〉织构,增大了其晶粒Schmid因子总和平均值。     

热轧逆相变退火中锰钢的疲劳性能

 为了研究循环载荷对含奥氏体钢微观组织和力学性能的影响,对逆相变处理中锰钢进行了疲劳性能研究,采用SEM、EBSD、XRD等表征了微观组织,采用单轴拉伸试验表征了疲劳前后的力学性能。研究结果表明,在应力比R为-1的试验条件下,逆相变中锰钢中值疲劳极限为378 MPa,疲劳极限与抗拉强度之比σ-1/R_m为0.48;中锰钢超细晶粒尺寸特征有利于阻碍二次疲劳裂纹扩展,亚稳奥氏体的转变行为受应力幅影响较大;在中值疲劳极限的应力水平下,亚稳奥氏体和单轴拉伸性能受循环载荷影响不大。     

新型高碳马氏体不锈钢的组织与性能

高碳马氏体不锈钢因其高硬度、优异的耐磨性以及适中的耐蚀性,被广泛应用于刀剪行业。主要通过金相,扫描电镜,硬度、冲击韧性、耐磨性能、耐蚀性能以及抗菌性能检测等方法,对新型刀具用高碳马氏体不锈钢6Cr16MoVRE进行微观组织表征与性能研究,并与5Cr15MoV和9Cr18MoV钢对比。研究发现,6Cr16MoVRE的碳化物尺寸细小且分布均匀。相比于另2种材料,6Cr16MoVRE具有高硬度与最佳冲击韧性,良好的耐磨性,优异的耐蚀性。此外,Ag的添加使6Cr16MoVRE具有极好的抗菌性。新型6Cr16MoVRE性能优异,为国内生产高档刀具提供了材料保障,有利于中国刀剪行业转型升级。     

汽车螺旋悬挂弹簧用钢的发展动向

介绍了轿车螺旋悬挂弹簧的减重要求和弹簧设计应力的变化，提出了弹簧钢高应力化的主要途径，并介绍了国内外高强度弹簧钢的研究和开发情况，与工业发达国家不断推出新工艺和新钢种相比，我国弹簧钢的研究和开发水平还存在较大的差距。     

冷轧中锰钢和等温淬火-碳配分钢裂纹扩展研究

采用载荷控制对基体组织为铁素体和亚稳奥氏体的0.1C-5Mn中锰钢和基体组织为铁素体、马氏体和亚稳奥氏体的QP980进行裂纹扩展试验,采用SEM、EBSD等手段表征了裂纹扩展行为.研究结果表明,裂纹扩展机制为滑移和积累损伤双重机制.冷轧中锰钢和QP980在裂纹尖端的塑性区内均发生相变诱导塑性(TRIP)效应,转变为马氏体,冷轧中锰钢中亚稳奥氏体含量和稳定性高于QP980,QP980裂纹尖端奥氏体几乎都发生了转变,相变吸收了能量以及裂纹闭合效应降低了疲劳裂纹的扩展速率.     

TNT埋爆载荷下700 MPa高强韧钢变形行为及仿真分析

 以自主研发的新型高强韧700 MPa防爆钢(BR700钢)为研究对象,结合LS-DYNA模拟计算软件和正交试验设计对BR700钢抗爆轰过程进行研究。根据测得的准静态及动态拉伸力学性能,拟合出了BR700防爆钢的Johnson-Cook本构方程。通过实爆试验,研究了20 mm厚钢板在8 kg TNT埋爆载荷下的抗爆轰变形行为。建立了相关仿真模型,使用LS-DYNA模拟计算软件分析了其变形量、应力应变分布情况以及超压。在确保仿真模型准确的情况下,结合有限元分析以及正交试验设计,以钢板的变形量D为评定指标,通过极差分析计算了材料屈服强度A、应变硬化模量B、应变硬化指数n、应变速率常数C和失效应变FS等因素对抗爆轰性能影响规律。结果表明,在不考虑工装偏移的条件下,8 kg TNT埋爆载荷下钢的抗爆轰变形模拟计算结果可以准确地反映BR700钢的抗爆轰变形行为。模拟结果与实际爆炸后钢板变形量误差仅为7.7%。且根据模拟结果的超压分析,钢板因其良好的塑韧性起到了较好的吸能作用,有效削弱了爆炸冲击波的破坏。根据正交试验模拟结果,对爆炸后钢板变形量D而言,材料屈服强度A值影响程度最高,其次是应变硬化指数n值。材料强度提升可以大幅减小爆炸变形量,可以有效降低爆炸冲击对车辆和乘员的伤害。同时通过1 100 MPa钢板爆炸试验验证了强度对抗爆轰变形的影响。     

临界退火温度对热轧7Mn钢组织和性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜、背散射电镜及拉伸试验研究了临界退火温度对热轧7Mn钢(Fe-7%Mn-0.3%C-2%Al,质量分数)组织和力学性能的影响。结果表明:当退火温度低于700℃时,逆转变奥氏体含量随退火温度的升高而增加;退火温度高于700℃后奥氏体含量随之逐渐降低。奥氏体的稳定性随退火温度的升高单调下降。热轧7Mn钢的屈服强度随退火温度的升高逐渐降低,而抗拉强度则不断增加;均匀伸长率和总伸长率在720℃退火时达到最高,此时材料的强塑积达到最优,为61.8 GPa·%。断口显微组织表明,热轧7Mn钢在680~720℃退火后呈现韧性断裂,而在750℃退火后有沿晶断裂的倾向。     

两相区退火处理冷轧0.1C-5Mn中锰钢的氢脆敏感性

对0.1C-5Mn中锰钢冷轧后在650℃进行不同保温时间的两相区逆相变退火处理,利用电化学充氢和慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了其氢脆敏感性。结果表明,冷轧后中锰钢在退火过程中发生奥氏体逆转变,在退火10 min时可获得优异的强度和塑性配合。随着退火时间延长,可扩散H含量及氢脆敏感性增加,特别是氢脆敏感性的增加幅度十分显著。充氢断口起裂区呈现典型的空心韧窝及包含奥氏体(变形后转变为马氏体)晶粒的实心韧窝的混合断裂模式,这种实心韧窝本质上是在应力作用下氢致裂纹沿奥氏体与铁素体的界面萌生与扩展而形成的一种脆性沿晶断裂。氢脆断裂行为主要与退火过程中逆转变奥氏体的含量及其机械稳定性等因素有关。