TEM INVESTIGATION ON MICROSTRUCTURE AND FRACTURE PROCESS OF A PEARLITIC STEEL

应用电子衍衬技术和扫描电镜等手段,对共析珠光体轨钢的微观结构和断裂过程,进行了观察和分析。研究了珠光体中铁素体和渗碳体的精细结构及两相界面结合特征.根据衍衬分析结果,从晶体学讨论了以片层结构为特征的这种钢的断裂过程。建议引入一个新的参数,即同取向晶团群(SOCC)的尺寸,作为评价珠光体钢韧性水平的实用宏观参数。     

预应变对16MnR钢断裂韧性的影响SCIEI

本文实验发现预应变对16MnR钢的断裂韧性具有显著的影响,断裂过程中裂尖区域材料的组织结构发生了变化,裂纹在二次珠光体组织上扩展。16MnR钢断裂韧性的大小取决于碳原子的扩散及二次珠光体组织生成的难易程度。     

珠光体组织的形变、裂纹形核与扩展微观过程的动态研究

用扫描电镜对含碳量为0.15,0.47和0.79wt-％的三种碳素钢进行了拉伸试验,观察了珠光体组织形变与断裂的动态过程。结果表明,15和45号钢形变主要在铁素体中进行,珠光体可发生剪切形变与旋转等现象。裂纹主要在夹杂物界面、珠光体与铁素体两相界面上产生,最后的断裂遵循延性断裂机制;对于完全是片层珠光体组织的T8钢,渗碳体片层表现出一定程度的塑性变形能力,并随片层间距的减小变形能力增强。对于细片层组织,应变分布比较均匀,变形范围比较广泛,渗碳体片层可产生滑移和弯曲,断裂方式表现出延性断裂特征;在粗珠光体中,应变分布很不均匀,变形主要集中在强烈剪切变形带中进行,裂纹形核主要是渗碳体片层沿剪切形变带开裂的结果,断裂方式表现出脆性断裂特征。用位错塞积模型讨论了珠光体组织的脆性开裂现象。     

AN IN S ITU STUDY OF CRACK NUCLEATION AND PROPAGATION IN PEARLITE DURING DEFORMATION

用扫描电镜对含碳量为0.15,0.47和0.79wt-％的三种碳素钢进行了拉伸试验,观察了珠光体组织形变与断裂的动态过程。结果表明,15和45号钢形变主要在铁素体中进行,珠光体可发生剪切形变与旋转等现象。裂纹主要在夹杂物界面、珠光体与铁素体两相界面上产生,最后的断裂遵循延性断裂机制;对于完全是片层珠光体组织的T8钢,渗碳体片层表现出一定程度的塑性变形能力,并随片层间距的减小变形能力增强。对于细片层组织,应变分布比较均匀,变形范围比较广泛,渗碳体片层可产生滑移和弯曲,断裂方式表现出延性断裂特征;在粗珠光体中,应变分布很不均匀,变形主要集中在强烈剪切变形带中进行,裂纹形核主要是渗碳体片层沿剪切形变带开裂的结果,断裂方式表现出脆性断裂特征。 用位错塞积模型讨论了珠光体组织的脆性开裂现象。     

金属材料形变与断裂过程的动态观察——Ⅰ.珠光体组织的形变与断裂

关于珠光体组织形变与断裂过程的研究,过去多限于金相或电子断口金相观察断裂前后形貌的变化,微观断裂动态过程的研究则报道不多。本文利用扫描电镜动态试验装置对具有珠光体组织的四种钢的薄板试样进行了拉伸试验。钢的化学成分(%)如下:     

AN IN SITU OBSERVATION OF DEFORMATION AND FRACTURE PROCESS IN METAL PART I THE DEFORMATION AND FRACTURE IN PEARLITIC STRUCTURE

<正> 关于珠光体组织形变与断裂过程的研究,过去多限于金相或电子断口金相观察断裂前后形貌的变化,微观断裂动态过程的研究则报道不多。本文利用扫描电镜动态试验装置对具有珠光体组织的四种钢的薄板试样进行了拉伸试验。钢的化学成分(％)如下:     

共析钢中片状珠光体脆化钢材的机理研究

观测了片状珠光体钢在不同热处理状态时的显微组织和断口形貌,对比了不同热处理方式对片状珠光体钢组织及性能的影响,借助断裂模型分析了片状珠光体组织容易导致钢材脆断的作用机理,并讨论了影响片状珠光体形成的因素。结果表明,片状珠光体位向明显、区域偏析严重是钢材脆断的重要因素;片状珠光体钢断口组织粗大,解理面呈河流状花样,解理台阶和撕裂棱较少;低温退火很难改善片状珠光体钢的脆性,而高温正火则能显著提高其韧性;片状珠光体内交界面和相界面越多,韧性越强,而提高过冷度减小片间距能增加相界面;共析钢中碳含量处于共析点决定了其冷却过程中易形成片状珠光体组织。     

稀土元素Ce及热处理对过共析轨钢组织及力学性能的影响

研究了稀土元素Ce及热处理对过共析轨钢中夹杂物、微观组织形貌及力学性能的影响规律。结果表明,热处理促进稀土Ce在界面偏聚,充分发挥Ce细化珠光体片间距、净化强化晶界及变质细化脆性夹杂的微合金化作用,并使相变过程充分进行,最终获得均匀连续的精细珠光体片层结构。Ce细化热处理过共析轨钢中珠光体片间距细化至87 nm,细化率高达43.8%,同时细化长条状MnS-MgO夹杂并变为近球状稀土夹杂物,使过共析轨钢获得最佳力学性能,抗拉强度可达1378 MPa,硬度达380 HBW,断面收缩率提高至23.95%,拉伸断口呈现韧性断裂特征。     

钛合金相变的电子显微镜研究(Ⅱ)——钛及其合金的两个基本相的结晶结构和它们可能产生的晶格缺陷

本节介绍hcp结构α相和bcc结构β相中的滑移、位错、层错等结构缺陷及其电子衍衬特征。     

疲劳软化的低能位错结构

用电子衍衬技术研究了预变形6％的1018钢在疲劳过程中位错组态的演变。晶体中位错十分可动,变形态的松散胞迅速变化为主胞壁大致沿{100}的棋盘结构,再逐渐演变为位错偶墙及迷宫结构的低能位错组态。bcc和fcc的迷宫特征以及偶墙取向相似,说明位错线的滑移几何特性及相应的位错细节不是软化过程的控制因素,位错组态的能量状态对软化有重要影响。讨论了周期载荷下胞间位向差的消失以及内应力下降的过程。     

应力模型下局部组织形貌对低合金高强钢性能的影响

为探究组织不均匀性对低合金高强度钢(HSLA)的性能影响,利用Ashby-Orowan弥散强化机制与Hall-Petch细晶强化机制下的强化模型,得到了基于微观组织结构下的应力-应变本构方程。通过采用ABAQUS有限元软件模拟Q460D钢单轴拉伸断裂过程代表性体积单元受力情况,探讨了微观组织形貌对低合金高强度钢的力学性能的影响,并与试验结果进行了比较。结果表明,微观本构模型能够较好的反映组织形貌对低合金高强度钢力学性能,以及断裂方式的影响,并且模拟发现在低合金高强度钢断裂过程中,裂纹最先形成于珠光体晶粒粗大且分布不均匀的区域。     

冶金锯片用65Mn钢板球化退火后矫直断裂原因分析

采用光学显微镜、扫描电镜及X射线荧光光谱仪,研究了65Mn钢冷轧带球化退火后的开平矫直过程脆断行为。结果表明:65Mn冷轧板730℃球化退火10~12 h后组织没有完全球化,具有粗大渗碳体片层结构的珠光体团。开平矫直过程中粗大的渗碳体板条受轧制力发生断裂或破碎。连铸坯粗大枝晶引起局部C、Mn元素偏析,贫C、贫Mn区珠光体相变温度升高,导致高于正常相变温度形成片层结构异常粗大的珠光体。将钢液过热度调低20℃,中间包钢水温度控制在1500~1510℃,能有效抑制粗大树枝晶的形成,避免此类缺陷的产生。     

热电厂用20G珠光体钢的球化机理及寿命预测

针对广泛应用于压力容器管线、蒸汽管道等常用的20G钢,采用高温加速时效方法模拟了其高温长时间使用条件下的微观组织和硬度变化。结果表明：20G钢在高温加速时效过程中主要发生珠光体球化和碳化物聚集于晶界处,随着时间的增加珠光体球化速率逐渐变慢;建立了20G钢在加速时效过程中晶粒尺寸变化公式。基于硬度测量和微观组织分析,通过将硬度值与Larson-Miller参数结合预测了材料使用寿命。     

20g钢珠光体球化过程的分析

以广泛应用的20g钢为例,采用高温加速球化法模拟该钢的球化过程,使用"原位"观测法对既定的珠光体区域进行连续观察,并对珠光体球化变化的过程进行了微观机理分析和能量角度分析。实验结果表明了珠光体在球化过程中的自相似性和能量变化特点。     

热处理工艺对高速车轮钢显微组织和断裂韧性的影响

对含碳量为0.54%的高速车轮钢热处理工艺进行实验研究,得到不同晶粒尺寸和珠光体片间距的显微组织,在室温下对具有不同显微组织的紧凑拉伸(CT)试样进行断裂韧性测试。结果表明,车轮钢的平均晶粒尺寸随奥氏体化温度升高而增加;珠光体片间距随冷却速率增加而减小。车轮钢室温下的断裂模式为解理断裂,断裂韧性主要取决于晶粒尺寸的大小,晶粒尺寸越小,断裂韧性越高。珠光体片间距对断裂韧性有一定影响,粗大的珠光体片间距会降低断裂韧性,并且当晶粒尺寸较小时,珠光体片间距的影响更明显。因此,实际工程中为提高车轮钢断裂韧性,合理的奥氏体化温度是关键,同时需适当增加车轮钢奥氏体化后的冷却速率。     

热处理钢轨的组织参数对性能的影响

本文论述了影响热处理钢轨性能的组织参数——奥氏体晶粒尺寸、珠光体片间距、渗碳体片厚度等。指出奥氏体晶粒尺寸主要受加热温度(考虑到电感应加热速度快,保温停留时间短)的控制,而珠光体片间距和渗碳体片厚度主要取决于过冷奥氏体的转变温度和冷却速度,当然也受合金元素的加入及其含量影响。同时指出,珠光体钢的强度主要受珠光体的片间距的控制,而钢的韧性则主要取决于奥氏体晶粒尺寸的大小。珠光体片间距越细则强度越高,而奥氏体晶粒尺寸越小则钢的韧性越高,且钢的脆性转变温度越低。 钢轨热处理必须选择最佳工艺参数,细化轨钢的组织参数,达到强韧化目的。     

Q235钢搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能分析

在焊接速度为100 mm/min和搅拌头转速为450 r/min的工艺参数下,采用钨铼合金搅拌头对3 mm厚Q235钢进行了搅拌摩擦焊试验,并对接头的微观组织及力学性能进行了研究. 结果表明,在该工艺参数下可以获得表面无缺陷、成形良好的焊缝. 焊后搅拌头表现出一定程度的磨损及氧化. 接头截面各区域承受不同的热力联合作用,经历了不同的组织转变过程,但均保持铁素体和珠光体组织. 接头显微硬度最大值位于焊核区. 接头拉伸断裂位置处于热影响区,拉伸断口呈韧性断裂特征.     

热变形对耐蚀重轨钢动态再结晶及组织的影响

高强耐蚀重轨U68CuCr是国内新近研制开发的钢轨新品种,通过在Gleeble-1500热模拟试验机上对耐蚀重轨钢进行单道次压缩试验,测定了在不同变形温度、变形量和变形速率条件下的真应力-真应变曲线,分析了热变形参数对珠光体动态再结晶行为的影响.利用金相显微镜和扫描电镜观察了不同变形条件下空冷得到的珠光体显微组织,测定了珠光体片间距和珠光体球团等显微组织参数,分析了热变形参数对珠光体组织影响的规律.研究表明:变形温度升高、变形速率降低、变形量增大的条件下,利于耐蚀重轨钢动态再结晶的发生;当变形温度和变形量一定时,变形速率越低,发生动态再结晶的可能性越大,应力峰值和临界应变减小;发生动态再结晶后得到珠光体组织,其珠光体片层间距和珠光体球团尺寸比未发生再结晶得到的珠光体更细小.     

HT300合成铸铁力学性能及断裂特征

采用中频炉熔炼树脂砂工艺制备了HT300高强度合成灰铸铁和普通工艺灰铸铁,并对比了两者的拉伸性能和断口特征,分析了两种铸铁的断裂机理。结果表明,用废钢、回炉料和增碳剂制作的合成HT300,石墨细小弥散,晶粒细小,珠光体片间距较小,强度高,硬度低,基体组织表现出一定的塑性。合成灰铸铁的断裂机制是沿晶和准解理复合断裂。     

电厂锅炉蒸汽取样变径管的焊接

对锅炉导汽管上的一个蒸汽取样变径管焊缝开裂、奥氏体与珠光体异种钢焊接性分析、焊接工艺的制订以及今后焊接奥氏体与珠光体异种钢接头时应注意的问题,进行了较详细地阐述,同时对奥氏体钢与珠光体钢异种钢焊接过程进行了总结.