金属材料断裂准则研究进展

介绍了金属材料断裂准则的研究进展,包括传统强度理论、现代断裂力学理论及常用断裂准则,并对各种准则的特点进行了简要分析。     

317L/FH40复合板在不同温度下摩擦-腐蚀耦合作用机理研究

针对在极地环境使用的特殊海水-海冰摩擦-腐蚀耦合作用环境,使用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机分别测试了新型FH40级低温钢板、抗海水腐蚀性能优异的317L不锈钢以及两种钢板焊接部位在不同条件下的往复摩擦-腐蚀耦合行为;使用金相显微镜、白光干涉仪以及扫描电子显微镜表征了钢样的显微组织形貌和磨痕形貌。结果表明：随着环境温度从20℃降低到-20℃,FH40钢及焊缝处的摩擦系数和磨损量都明显增加,而317L不锈钢变化不大;值得关注的是,在海水环境中进行摩擦测试时,可见317L不锈钢的整体损失量远远低于FH40钢及焊缝处的,证明317L不锈钢可应用于极地破冰船船体外表面。另外,使用电化学阻抗、极化技术测试了钢材耐蚀性能,以期确定低温环境对复合钢板耐蚀性的影响。结果证明复合板焊缝处在常温及低温条件下,腐蚀速率皆低于FH40低温钢,两种钢板复合仍保持良好耐蚀性。     

高强度钢板止裂性能与常规力学性能的相关性分析

统计分析了15组高强度钢板止裂温度CAT与抗拉强度Rm、韧脆转变特征温度ETT50、无塑性转变温度NDT、碳当量Ceq、韧脆转变特性参量k和板厚t的相关性规律。在此基础上建立反映其内在联系的相关性方程:(1)CAT=2.88·NDT-0.002 4·R_m·NDT+0.138·kt~2;(2)CAT=388.5·Ceq-0.21·R_m-0.006·lnkt~2。     

03Cr21Ni14Mn5Mo3N不锈钢动态力学性能和本构关系

以准静态压缩性能作为参考,通过气枪式霍普金森压杆试验,研究了03Cr21Ni14Mn5Mo3N不锈钢在常温20℃和低温-40℃两种环境条件下的动态力学性能,并基于Johnson-Cook本构模型建立了03Cr21Ni14Mn5Mo3N不锈钢本构关系。结果表明,准静态及高应变率下,03Cr21Ni14Mn5Mo3N不锈钢的强度均随着温度的降低呈升高趋势;与准静态相比,03Cr21Ni14Mn5Mo3N不锈钢在高应变率下显示出明显的应变率硬化效应;在1 500/s~4 000/s高应变率范围内,随应变率的增加,钢板动态强度略有增加,但应变率硬化效应不明显。      

高锰奥氏体低温钢拉伸断口开裂原因分析

采用光学显微镜、扫描电镜和力学试验的方法,分析了高锰奥氏体低温钢拉伸断口开裂的原因,结果表明,Mn、S元素存在严重偏析,生成的MnS夹杂物在轧制过程中形成MnS偏析带,MnS偏析带与基体的结合力较弱,在颈缩过程中形成的三向应力作用下,拉伸断口开裂。      

Q420qE桥梁钢深缺口断裂强度特性试验研究

开展了20 mm厚Q420qE钢-80℃～+20℃下的深缺口宽板拉伸试验和标准光滑试样拉伸试验,试验结果表明:随温度的降低,光滑试样的断裂强度R_f逐步增大,断裂应变e_f基本不变,而深缺口试样的断裂强度R_n则出现明显的下降。为表征R_n与R_f、e_f及温度的相关性,提出了引入温度项的修正Neuber公式,修正后的公式计算得到的R_n值与实测值的偏差在±5%以内,这一结果表明,对于深缺口宽板拉伸试验,温度的降低可能会增大缺口引起的应力应变集中效应。      

冲击能量对ESSO试验结果的影响

对90mm厚EH47船用钢板进行了不同冲击能量下的梯度温度型ESSO试验以分析冲击能量对试验结果的影响.结果表明,采用下限冲击能量测得的-10℃止裂韧性值与双重拉伸试验所测值基本一致,但根据WES:2815-2014规范确定的上限冲击能量测得的止裂韧性值明显低于前两者测得的结果,建议后续在ESSO试验中针对90mm厚钢板选用冲击能量下限值进行试验.     

OCr18Ni24Mo6N奥氏体焊缝金属循环塑性变形的力学本构关系

针对OCr18Ni24Mo6N奥氏体焊缝金属开展了系列应变幅的循环加载试验,并分析了循环应力应变特性.结果表明:循环塑性变形条件下表观弹性模量随应变幅的增大呈线性降低特点;循环塑性应变显著降低屈服强度,且屈服强度随应变幅的增大呈线性降低特点;塑性变形段的真应力和真应变塑性分量满足单对数强化弹塑性本构关系,并建立了OCr18Ni24 Mo6N奥氏体焊缝金属循环应力应变本构方程.     

FH40+317L复合钢板焊接接头性能分析

对FH40+317L复合钢板的焊接工艺性能进行了试验,分析了焊接接头各区域的金相组织及冲击断口形貌特征。结果表明,FH40+317L复合钢板焊接接头强度及塑性与母材匹配,复层侧不同位置处冲击结果基本相当,-60℃冲击试样断口均为韧性断裂形貌,过渡层未出现马氏体组织。      

390 MPa级复合钢板极地低温环境适应性分析

目的 验证复合钢板的极地低温环境适应性。方法 采用爆炸复合的方法制备低温复合钢板。通过全浸腐蚀试验、间浸腐蚀试验、腐蚀磨损试验、系列温度冲击试验、系列温度动态撕裂试验和全厚度止裂试验,分别评价复合钢板的耐蚀性、耐磨性能、低温断裂性能及止裂性能,并对复合钢板的低温断裂性能及极地低温环境适应性进行分析。结果 全浸腐蚀条件下,复合钢板基层材料的腐蚀速率是复层材料的105倍;间浸腐蚀条件下,复合钢板基层材料的腐蚀速率是复层材料的350倍;全浸和间浸状态下,复层钢板的腐蚀速率均远小于基层钢板,复层材料的耐蚀性远远好于基层材料。模拟海水条件下,复合钢板复层317L不锈钢的磨损量为0.003,基层FH40钢的磨损量为0.75,基层材料的磨损量是复层的250倍,复层材料的耐磨性远远好于基层材料。分析了20组大厚度规格低温钢的韧脆转变特征温度与止裂温度的相关性关系,指出了现有规范与标准以冲击功作为低温钢断裂性能技术指标的局限性,建立了止裂温度与动态撕裂韧脆转变特征温度相关性方程,给出了低温钢极地环境低温服役下的韧脆转变特征温度建议值,确定了复合钢板极地低温环境服役的最低温度。结论 模拟海水环境下,复合钢...