高氮奥氏体钢低温断面的晶体学分析

用扫描电镜对18Cr-18Mn-0.7N高氮奥氏体钢的组织及低温脆断断面的晶体学特征进行了分析.结果表明:低温脆断断口上有退火孪晶界断面、沿晶断面及穿晶断面3种断裂刻面.退火孪晶界断面为一光滑、平坦的{111}面,上有折线状台阶,其它3组{111}面上的形变组织在退火孪晶界断面上形成3组交角为60°的直线状平行迹线;沿晶断面为一光滑曲面,{111}面的形变组织在其上形成几组不同交角的曲线状平行迹线;穿晶断面粗糙不平,显示平行于{111}面的台阶、河流花样或棱状花样,它们是不同{111}面上的裂纹在扩展中合并形成的.     

高氮奥氏体钢中退火孪晶界及其断裂刻面的特征

用光学显微镜和扫描电镜对18Cr18Mn0.7N高氮奥氏体钢固溶处理后的退火孪晶界及低温脆断中的退火孪晶界断面进行了观察和分析。结果表明,高氮奥氏体钢固溶处理时形成大量退火孪晶,退火孪晶界上存在微米高度的台阶,同一退火孪晶界上的台阶可以合并和分解,取向也在不断变化。退火孪晶界断面上存在折线状台阶花样,折线的首、末两端均位于断面边缘即晶界上;每根折线由三根取向不同的直线段依次圆滑连接而成,每根直线段分别与一组形变迹线平行,而相邻直线段间成120°角;数根折线以晶界上的同一点为圆心,形成一组同心半圆形花样,断裂刻面上的这种折线状台阶可作为退火孪晶界断裂刻面的判断依据。     

退火温度对TWIP钢组织性能和氢致脆性的影响

采用电化学结合低应变速率拉伸实验(SSRT)的方法和OM、SEM等手段研究了退火温度对Fe-18Mn-0.6C TWIP钢充氢条件下力学性能和变形行为的影响,并探讨了各类微观组织结构对氢致脆性的作用。结果表明,TWIP钢晶粒尺寸随退火温度的升高逐渐增大,700℃退火板晶界处容易观察到(Fe, Mn)3C渗碳体。900℃退火获得的中等尺寸均匀晶粒的TWIP钢具有最高的强塑积。在电化学充氢和SSRT同时进行下,TWIP钢的强度和塑性大幅下降,随退火温度的升高,强塑积损失率(R)呈增大趋势。高温退火得到的大尺寸晶粒在变形中更容易产生形变孪晶,孪晶/孪晶交叉位置和孪晶/晶界交叉位置是氢致裂纹的主要来源。尽管相对低温退火得到大尺寸晶粒和界面处层错能(SFE)变化使TWIP钢在变形中不容易产生形变孪晶,但其局部粗大的碳化物与形变孪晶间产生的应力集中处极易形成空位,演化成裂纹源,使相对低温退火的TWIP钢本身塑性不高。低于800℃退火对TWIP钢提高氢脆抵抗力没有明显作用。     

TWIP钢的低周疲劳断裂机制

通过采用扫描电镜及透射电镜等手段,观察并研究了TWIP钢在低周单轴循环对称拉压载荷下的疲劳断裂后的显微组织。结果表明:TWIP钢矩形试样的疲劳裂纹一般萌生于角部,从表面萌生时可能表现为多个疲劳源。在低周疲劳变形过程中,TWIP钢不但产生了形变孪晶,还产生了大量的微条带,其实质为细微孪晶片层和驻留滑移带。疲劳裂纹主要萌生于微条带对晶界和孪晶界的撞击引发的孔洞。孔洞串连接起来成为裂纹,夹杂物促进了裂纹扩展。随着裂纹的扩展,试样的承载面积不断减小,最终发生快速的韧性断裂。     

中碳硅-锰钢热轧板断裂原因分析

含硅量较高是第三代汽车用高强钢的成分特点,会导致钢产生回火脆性。宝钢热轧中碳硅-锰钢板回火后断裂。采用扫描电镜研究了钢板断裂的原因。研究发现:该钢板断口有"冰糖状"和"河流花样状"特征,主要是沿晶断裂。热轧钢板中的原奥氏体晶界是微裂纹萌生和扩展的主要部位,形成"冰糖状"断口,同时产生少量的穿晶裂纹,导致钢板断裂。断裂钢板含1. 7%Si影响了回火过程中的组织演变,也即使碳化物集中在板条界面和原奥氏体晶界析出,而板条内析出物很少,位错密度很低。碳化物和磷的偏聚,奥氏体晶界的位错塞积和应力集中降低了原奥氏体晶界的断裂强度,导致原奥氏体晶界成为裂纹萌生和扩展的通道。     

12Cr1MoVG钢再热器管焊接接头断裂原因分析

某12Cr1MoVG钢低温再热器管出口焊接接头运行7000 h后发生断裂,对其形貌、组织及硬度进行了分析。结果表明,焊接接头开裂出现在熔合区,沿晶界有微裂纹,断口呈冰糖状脆性沿晶断裂特征;同时,焊缝硬度偏高,易形成局部应力集中。结合裂纹产生的原因及特征,确定该焊接接头裂纹为再热裂纹。     

FORMATION OF ANNEALING TWINS IN α-IRON

应用真空热侵蚀方法,研究Armco铁晶粒长大晶界迁移过程中,退火孪晶形成的过程。观察到在低于A_3点退火后,在了770℃短时间保温,多数α-铁素体晶粒内出现细小亚结构。随着加热时间的延长,具有细小亚结构的晶粒逐渐消失,原先不含亚结构的晶粒,则逐渐长大。将加热温度提高至A_3点附近,显著加速晶界迁移的过程。在长大的晶粒中,出现两类退火孪晶。一类的性质与一般退火孪晶相似,似其非共格孪晶界经常出现于旧晶界附近。视晶粒间界与非共格孪晶界迁移的情况,这类退火孪晶在保温过程中,可能随晶界迁移而伸长,亦可能随非共格孪晶界迁移而变细或消失。另一类孪晶的特点是一端在晶粒间界上,另一端呈楔状。楔状孪晶界很稳定,在保温过程中,未发现任何变化,在晶粒间界上的一端,则与晶粒间界一起,发生迁移。根据观察结果,认为α-铁中退火孪晶形成的机构与Burke及Furnbull所提出的面心立方金属中退火孪晶形成的机构相似,退火孪晶的形成与晶粒间界迁移有密切关系。     

α-铁中的退火孪晶

应用真空热侵蚀方法,研究Armco铁晶粒长大晶界迁移过程中,退火孪晶形成的过程。观察到在低于A_3点退火后,在了770℃短时间保温,多数α-铁素体晶粒内出现细小亚结构。随着加热时间的延长,具有细小亚结构的晶粒逐渐消失,原先不含亚结构的晶粒,则逐渐长大。将加热温度提高至A_3点附近,显著加速晶界迁移的过程。在长大的晶粒中,出现两类退火孪晶。一类的性质与一般退火孪晶相似,似其非共格孪晶界经常出现于旧晶界附近。视晶粒间界与非共格孪晶界迁移的情况,这类退火孪晶在保温过程中,可能随晶界迁移而伸长,亦可能随非共格孪晶界迁移而变细或消失。另一类孪晶的特点是一端在晶粒间界上,另一端呈楔状。楔状孪晶界很稳定,在保温过程中,未发现任何变化,在晶粒间界上的一端,则与晶粒间界一起,发生迁移。根据观察结果,认为α-铁中退火孪晶形成的机构与Burke及Furnbull所提出的面心立方金属中退火孪晶形成的机构相似,退火孪晶的形成与晶粒间界迁移有密切关系。     

原位拉伸法研究GH3625合金退火孪晶界稳定性及断裂行为

孪晶界作为低能稳定界面易在低层错能金属中被调控而成为近年来研究的热点。固溶态GH3625合金组织中含有大量退火孪晶组织。本实验采用室温原位拉伸结合扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDS)分析的方法研究了固溶态GH3625合金中孪晶组织演变及断裂行为。结果表明,GH3625合金在原位拉伸变形过程中,孪晶组织内部主要以单滑移为主;在拉伸直至断裂的过程中,随变形量的增加,孪晶界逐渐发生弯曲,但孪晶界始终存在于合金组织中,起阻碍位错的作用,具有良好的室温机械稳定性。GH3625合金断裂时既有韧性断裂又有脆性断裂,碳化物偏析是造成晶界裂纹以及晶内孔洞形成的主要原因。     

铁素体球墨铸铁低温冲击断裂裂纹形核及扩展机理

在低温下对QT400-18L铁素体球墨铸铁件进行Charpy缺口示波冲击实验,测试温度对冲击过程中裂纹形核和裂纹扩展能力的影响,采用OM观察分析不同温度下铁素体球墨铸铁裂纹萌生与扩展路径以及断口附近组织的演变规律.结果表明,韧脆转变温度以上,冲击后断口附近大量石墨-基体界面发生开裂,石墨界面开裂后产生的孔洞起到钝化裂纹和降低裂纹扩展速率的作用;韧脆转变温度区间,冲击试样表现为韧窝和解理混合断口形貌,断裂模式和裂纹形核均与石墨球有关;韧脆转变温度以下,垂直交叉孪晶成核进而导致微裂纹扩展,解理断裂主要是孪晶起裂,这种形变孪晶引起的裂纹形核和扩展方式造成了裂纹形成功与裂纹扩展功的剧烈下降.     

Effects of cold working degrees on grain boundary characters and strain concentration at grain boundaries in Alloy 600

Strain concentration at grain boundaries and grain boundary microstructure in cold worked Alloy 600 were characterized. Excluding the annealing twin boundaries, the base and 20% cold worked alloys exhibited higher random grain boundary fractions than the 8% and 40% cold worked alloys. An increased low angle boundaries and decreased annealing twins were observed with deformation. The 20% cold worked alloy displayed a maximum strain concentration at grain boundaries. The stress corrosion cracking growth in cold worked Alloy 600 in high temperature water showed a strong correlation with the strain concentration at grain boundaries.     

加载速率对TiAl基合金断裂机理的影响

通过拉伸断裂、拉伸卸载实验和相应的SEM观察研究了载荷控制下加载速率对具有全层（FL）和双态（DP）组织TiAl基合金断裂机理的影响。结果表明：当加载速率比较小时，微裂纹的面密度较大，即有足够的时间开裂，裂纹沿着晶界或者层间起裂，并且在层团内部基本上沿着层间扩展，基本上没有河流纹走向，沿层断裂面占整个断口的绝大部分，断口上晶粒结构比较明显，对材料性能影响较大：加载速率较大时裂纹没有足够的时间起裂和扩展，因此在断裂时形成很多河流纹走向，而且断口形貌中晶粒结构不明显；由于提前开裂的裂纹很少，所以表现出断面上分布的断裂小面的尺寸较小，从而对材料性能影响较小。     

铆钉头部台阶状断裂分析

低碳钢铆钉头部断裂，断口呈台阶状，分析表明，铆钉基体组织中渗碳体沿晶界分布，导致部分晶界脆化，极易在冷镦变形中发生层间错位、沿晶开裂。建议采用球化处理，以防止此类开裂。     

Study of grain boundary character along intergranular stress corrosion crack paths in austenitic alloys

Samples of austenitic stainless alloys were examined by means of scanning and transmission electron microscopy. Misorientations were measured by electron backscattered diffraction. Grain boundary distributions were analyzed with special emphasis on the grain boundary character along intergranular stress corrosion cracks and at crack arrest points. It was established that only coherent twin Σ3 boundaries could be considered as “special” ones with regard to crack resistance. However, it is possible that twin interactions with random grain boundaries may inhibit crack propagation. The results suggest that other factors besides geometrical ones play an important role in the intergranular stress corrosion cracking of commercial alloys.     

7A09铝合金模锻连杆件的开裂分析

通过断口形貌、显微组织、硬度以及化学成分等方法研究了7A09铝合金模锻连杆件开裂的原因。结果表明:裂纹主要起源于样品表面,并且从表面向试样内部沿晶界扩展;开裂试样的显微组织有晶界宽化、复熔共晶组织的现象,大致判定为过烧组织。主要原因是热处理过程中的温度失控导致7A09铝合金连杆件失效断裂,从而引起产品硬度下降,晶界强度下降,并提出了相关的改进措施。     

8418钢铝合金压铸模早期开裂失效分析

采用直读光谱仪、数显洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪,对8418钢铝合金压铸模具失效件的化学成分、表面缺陷形貌特征及显微组织进行检测和分析。结果表明,经过理化检测,基体的晶粒组织粗大,粗大晶粒的平均直径达1647 μm,材料过热程度异常严重。原始粗大晶粒带来最终热处理淬火应力的增大,因而产生解理特征的裂纹以及沿晶韧窝的断口形貌。在后期缓冷过程中,碳化物沿晶析出,使得晶间强度显著降低,在淬火组织应力的影响下,形成沿晶开裂的内裂纹。铝合金压铸模早期开裂的原因,是由于过热粗大组织及沿晶开裂的内裂纹,大幅度降低材料强度韧性。模具在使用过程中难以承受压铸加工过程的工作应力,最终在模具模腔表面圆角最小处,即应力集中倾向最大的部位产生开裂。     

Role of annealing twinning in microstructural evolution of high purity silver during friction stir welding

ABSTRACT

Friction stir welding (FSW) with a relatively large heat input was applied to high purity Ag with a low stacking fault energy, which leads to profuse twinning. The microstructural evolution was examined along the material flow path during rapid cooling FSW. The frequent formation of annealing twinning induced by the heating caused the microstructural refinement, following the transformation from twin boundaries to normal high angle boundaries. The bulging of the high angle boundary, which is one of the typical mechanisms of discontinuous dynamic recrystallisation did not occur. Irrespective of the initial grain size, the grain size obtained after the FSW was approximately 8?µm due to the dynamic balance between the grain boundary migration and the annealing twin formation.     

Microstructural model of intergranular fracture during tensile tests

A microstructural model of intergranular fracture in textured materials is presented. In this model, the material is represented by a two-dimensional microstructure with non-regular polygonal grains which represents material's texture and grain shape measured in experiments or calculated from Monte Carlo simulations. The grain boundary character, grain boundary energy, and fracture stress are assigned to each grain boundary according the grain boundary character distribution. Intergranular fracture susceptibility is analyzed by defining the probability of finding a continuous path along the grain boundaries which are intrinsically susceptible to fracture. In this analysis the orientations of the grain boundary with respect to the applied or residual tensile stress axis is considered. The probability of intergranular fracture for each grain boundary depends on the intergranular fracture resistance, the interface orientation relative to the stress axis, and a value of the tensile stress acting on the grain boundary. The crack arrest distance and the fracture toughness are calculated in terms of the frequency of low-energy grain boundaries, fracture stress of low-energy grain boundary, angle distribution of grain boundary interfaces, and anisotropy of grain shape. The results indicate that the fracture toughness increases and the crack arrest distance decreases dramatically with increasing the frequency of the low-energy grain boundaries. Lowering the grain boundary energy can improve the fracture toughness and decrease the crack arrest distance. The angle distribution of grain boundary interfaces and the grain shape factor are also very effective in controlling the fracture toughness. High fracture toughness of polycrystalline materials is related to the presence of a high frequency of low-energy boundaries which are resistant to fracture. The best fracture toughness for brittle materials can be achieved by controlling the frequencies of the low-energy grain boundaries, the grain boundary character, and the boundary inclination.     

时效对JN1奥氏体钢超低温断裂韧度的影响

ＪＮ１ 奥氏体钢１３４８Ｋ固溶处理与９２３ 、９７３ 、１０７３Ｋ 时效５ｈ 后,４Ｋ 及７７Ｋ 断裂韧度测定结果表明,该钢有明显的时效脆化倾向。组织观察及Ｘ 射线衍射结果确认,时效脆化是Ｍ２３Ｃ６ 型碳化物沿晶界及退火孪晶界析出造成的。