稀土镁球墨铸铁的ΔK_(th)值

测定了各类球墨铸铁在低应力下疲劳裂纹扩展界限应力强度因子△K_(th)值,肯定了球铁是存在ΔK_(th)值的。ΔK_(th)值随着基体中珠光体量、磷含量的增加而降低。铁型复砂铸造工艺、气体软氮化表面强化工艺能在一定程度上提高球墨铸铁的ΔK_(th)值。当疲劳应力较低时,裂纹前缘的石墨球的钝化作用使球墨铸铁的ΔK_(th)值比一般结构钢高;当应力接近裂纹失稳扩展临界值时,石墨球的应力集中作用降低了基体抵抗裂纹扩展的阻力,从而使球墨铸铁的断裂韧性值低于一般结构钢。球铁的σ_(-1)值主要描述裂纹萌生所需能量,决定于基体的强度;而ΔK_(th)值则描述裂纹扩展所需能量,依赖于基体的韧性。不同基体组织对二者的影响截然不同,在选材时应考虑二者的综合影响。     

ON THE THRESHOLD VALUE ΔK_(th) OF RARE EARTH-MAGNESIUM DUCTILE IRON

测定了各类球墨铸铁在低应力下疲劳裂纹扩展界限应力强度因子△K_(th)值,肯定了球铁是存在ΔK_(th)值的。ΔK_(th)值随着基体中珠光体量、磷含量的增加而降低。铁型复砂铸造工艺、气体软氮化表面强化工艺能在一定程度上提高球墨铸铁的ΔK_(th)值。 当疲劳应力较低时,裂纹前缘的石墨球的钝化作用使球墨铸铁的ΔK_(th)值比一般结构钢高;当应力接近裂纹失稳扩展临界值时,石墨球的应力集中作用降低了基体抵抗裂纹扩展的阻力,从而使球墨铸铁的断裂韧性值低于一般结构钢。 球铁的σ_(-1)值主要描述裂纹萌生所需能量,决定于基体的强度;而ΔK_(th)值则描述裂纹扩展所需能量,依赖于基体的韧性。不同基体组织对二者的影响截然不同,在选材时应考虑二者的综合影响。     

奥氏体—贝氏体球铁的强度特性

本文研究了奥氏体—贝氏体球铁的性能和组织间的关系。研究结果表明,它不仅具有高强度(σ_b>100kgf/mm~2,σ_(-1)=40～42kgf/mm~2),而且有高的塑性和韧性(δ_5>6％,K_(IC)=280kgf/mm~3/2)。同时,其疲劳门槛值△Kth较高,而疲劳裂纹扩展速率da/dN较低.因此扩大了球铁的使用范围.     

TiAl的脆断行为及其组织和氢化物产生的影响

研究了TiAl金属间化合物的组织结构和氢化物含量对屈服强度σ_(ys),解理断裂强度σ_F以及断裂韧性K_(Ic)的影响.结果表明,对单相γ,随等轴晶粒尺寸降低,σ_(ys)和σ_F略有升高,如出现层状结构(α+γ2两相),则σ_(ys),σ_F和K_(Ic)明显上升,氢化物使σ_(ys)上升但使K_(Ic)下降,层状结构的氢脆敏感性要比等轴γ的小. 合金中解理裂纹形核的阻力随着裂纹的扩展而不断增大,呈现稳态扩展,跟踪裂纹的形核和扩展,发现当裂尖塑性区及其变形量发展到临界值后,解理裂纹在塑性区中沿滑移带形核。     

高磷球铁的断裂韧性和疲劳断裂特性

通过对含磷量大于0．1%的高磷球铁机械性能和断裂力学性能试验,研究考察了含磷量对球铁的强度、断裂韧性和疲劳断裂特性的影响。试验表明:随着含磷量的增加,断裂韧性K_IC值下降,而对裂纹扩展的界限应力强度因子K_th值影响甚微,一般都高于结构钢的K_th值。金属型复砂铸造工艺能改善高磷球铁的铸造性能和断裂韧性,表面氮化工艺则在一定幅度内提高高磷球铁的K_th值。采用金属型复砂工艺铸造的铸态高磷球铁在强度和断裂韧性诸方面均达到了砂型铸造的经正火处理的低磷球铁水平。本文认为:磷分高于0．1%的球铁可以作为承受疲劳载荷的重要构件(如曲轴)材料。     

稀土镁球墨铸铁的断裂韧性和疲劳断裂特性

本文指出,用断裂力学参数代替冲击韧性更能正确反映球铁承受静、动载荷抗断能力。介绍了稀土镁球铁K_(Ic),da/dN,△K_(th)等参数的测定方法和特点,研究了金相组织如球化率、石墨形态、球径、基体组织等对球铁断裂韧性的影响,对强韧球铁应具有的冶金结构进行了探讨。同时,对疲劳断裂过程各个阶段的裂纹扩展特性进行了观察。作者认为,改善球铁的金相组织有可能在强度和韧性方面出现较大突破。     

FRACTURE TOUGHNESS AND FATIGUE FRACTURE OF RARE EARTH-MAGNESIUM NODULAR CAST IRON

本文指出,用断裂力学参数代替冲击韧性更能正确反映球铁承受静、动载荷抗断能力。介绍了稀土镁球铁K_(Ic),da/dN,△K_(th)等参数的测定方法和特点,研究了金相组织如球化率、石墨形态、球径、基体组织等对球铁断裂韧性的影响,对强韧球铁应具有的冶金结构进行了探讨。同时,对疲劳断裂过程各个阶段的裂纹扩展特性进行了观察。作者认为,改善球铁的金相组织有可能在强度和韧性方面出现较大突破。     

第三讲 断裂力学基础知识之二——弹塑性断裂力学(EPFM)

通过前面的介绍,已经建立了存在裂纹尺寸(如a)和工作应力(σ)所决定的应力强度因子(K_1)或裂纹扩展力(G_1)和断裂韧性(K_(1c)或G_(T_(1c))的方程式,如由(18)式决定的K_1;由(21)式决定的G_1,当K_1=K_(1c),G_1=G_(1c)时,裂纹就会扩展导致结构的脆断。但是制     

球铁基体组织对断裂韧性的影响

应用等价能量法(K_(EE)判据)测定了不同基体组织的球墨铸铁的断裂韧性。研究了断裂韧性与珠光体量、强度和 Kmax 的相互关系,主要结果是:(一)铁素体球铁比珠光体球铁能承受较大的形变功,断裂韧性随铁素体量增加而增加,前者约为后者的二倍;(二)对于需要强度高且具有一定韧性的球铁构件(如曲轴),控制珠光体量为85～95%左右能获得最佳强度和韧性配合;(三)提出由Kmax 计算的经验公式:K_(EE)/K_(max)=C_1+C_2[K_(EE)/σ_y]式中 C-1和 C_2是与材料尺寸有关的参数。计算值与测定值有较好对应,为小试件测定弹塑性材料的断裂韧性提供了一种新方法。     

金属材料断裂韧性数据手册

符号说明σ_y—屈服强度,MN/m~2 σ_(0·2)—条件屈服点,MN/m~2 σ_υ—抗张强度,MN/m~2 K_(IC)—平面应变断裂韧性,MN/m~(3/2) K_Q—条件断裂韧性MN/m~(3/2) J_(IC)—临界(对应于开裂点)J积分值,kN/m J_Q—条件(对应于一定的裂纹扩展量),积分值kN/m σ_c—临界裂纹张开位移,mm σ_c—试样厚度,mm W—试样宽度,mm L—板材长度方向(最大晶粒流变方向) T—板材宽度方向 S—板材厚度方向金属材料断裂韧性数据分类如下:合金结构钢(高合金结构钢、低合金结构钢);碳素结构钢;不锈钢;轨钢;工具钢;球墨铸铁;高温合金;铝合金;钛合金。     

铸态铁素体球铁螺纹管件的生产实践

针对球铁管件壁薄(3~9 mm)、冷却速度快、白口倾向大的特点,选择合适的化学成分;采用双联熔炼工艺,多孔塞法炉外脱硫,获得温度和成分稳定的铁液;选用FeSiMg6RE2低稀土球化剂进行球化处理;炉前出铁槽添加w为0.6%~0.8uSiFe,进行一次孕育;在手端浇包内添加w为0.1%~0.2%高效复合孕育剂,进行二次孕育;稳定地生产了铸态铁素体球铁螺纹管件,其抗拉强度σb≥520 MPa,伸长率δ≥14%。同时,对生产中球铁管件出现的反白口和石墨漂浮缺陷的形成原因,进行了分析,并采取了有效措施,防止缺陷的产生。     

球墨铸铁曲轴应用前景的评估

目前球铁曲轴应用中存在的主要问题是疲劳强度满足不了发动机爆发压力不断提高的要求，以及球铁质量不够稳定。提出了以疲劳强度为核心对曲轴质量进行评估，并通过抗拉强度与伸长率的合理匹配、使用等温淬火、圆角滚压等措施提高球铁曲轴的疲劳强度。为提高球铁曲轴质量可靠性，建议：(1)限定铁液中有害元素的含量；(2)控制原材料质量，并采用感应炉熔炼；(3)对原铁液脱硫，降低其硫量；(4)改进球化、孕育工艺；(5)采用先进检测仪器，提高在线检测水平；(6)重视疲劳性能测试，寻求适合于曲轴的检测方法；(7)开展球铁曲轴强度评价的研究。     

相变塑性钢的低周疲劳性能和裂纹扩展速率

通过对新型低碳低硅相变塑性钢(TRIP钢)的低周疲劳和裂纹扩展试验,得到试验TRIP钢循环应变硬化系数n’为0.1891,循环强度系数K’为1551MPa;疲劳强度指数b为-0.1123,疲劳强度系数fσ’为1266MPa;疲劳延性指数c为-0.5918,疲劳延性系数fε’为0.3374。裂纹扩展门槛值ΔKth为229MPa(mm)1/2,具有良好的疲劳性能。用试验得到的疲劳特性参数进行了相关零件的结构和疲劳仿真分析,指导汽车零件的设计。预测认为轻量化结构设计是合理的,轻量化后零件的疲劳台架试验结果也验证了预测的正确。     

评价多孔Si_3N_4陶瓷断裂韧性的新方法——单向压缩试验

人们常用单边梁切口法(SENB)评价多孔陶瓷的断裂韧性(K_(IC)),K_(IC)随孔隙率增加而不断下降。SENB测试结果表明,多孔陶瓷中的微气孔、微裂纹不仅没有起到增韧作用阻止裂纹扩展,反而加速了扩展。而评价多孔陶瓷热震损伤抗力(R')时发现,多孔陶瓷R'随孔隙率增加而增大,该理论表明孔隙率增加阻止了裂纹扩展。很显然,采用SENB法测定的K_(IC)值与微裂纹增韧以及热震损伤理论相矛盾。多孔陶瓷的单向压缩试验表明,其σ-ε曲线可明显分为两部分,即弹性变形部分和非线性部分。非线性部分出现是由于众多微裂纹亚稳扩展所致,最终发生失稳断裂。用该法测出的断裂能,可量化微裂纹增韧效应,完善了多孔陶瓷断裂韧性的测试方法。     

Ti3Al型金属间化合物中氢促进解理断裂的机理

对解理开裂,对氢致解理,氢能促进位错的增殖和运动,从而σ_0(H)<σ_0,k>1,即σ_F(H)<σ_F,K_(IH)相似文献   

7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能

通过金相显微镜(OM)、取向分布函数(ODF)及扫描电镜(SEM)研究25 mm厚7475-T7351铝合金板材的疲劳性能和裂纹扩展速率。结果表明:板材的疲劳强度存在各向异性,横向疲劳强度为300 MPa,纵向疲劳强度为310 MPa,疲劳寿命均大于1×107 cycle。板材在Kt=1、应力比R=0.1和应力强度幅度?K=30 MPa·m1/2条件下,纵向疲劳裂纹扩展速率da/d N为2.73×10-3~4.41×10-3 mm/cycle,横向疲劳裂纹扩展速率da/d N为5.76×10-3~8.22×10-3 mm/cycle。疲劳裂纹主要在次表面的含O、Na、Cl非金属夹杂物处及粗大第二相处萌生,在疲劳裂纹扩展区可观察到大量疲劳条带,在瞬时断裂区,断口呈小韧窝和解理断裂的混合形貌。     

6110柴油机球铁曲轴的型内球化试验

本文探讨了采用型内球化、型内孕育和铜钼合金化的方法生产6110柴油机球铁曲轴。文中介绍了曲轴的化学成分的控制范围、热处理规范及型内球化和型内孕育的工艺参数。试验结果显示出本曲轴所应用的各种工艺措施对改善石墨球形态和基体组织起到有益的作用,从而促使其机械性能比包内球化的铜钼合金球铁有所提高。曲轴法兰端部分(Φ130)所测得金相组织和机械性能如下:球化类型——2级;石墨球大小——2级,珠光体量——90～95％;磷共晶及渗碳体量——0.5～1.0％;σ_b——90.5～93.0kg/mm~2;δ——3.35～4.80％;HB——269～292。     

载荷比对AP1钢轨门坎值的影响

测定轨钢疲劳裂纹扩展的门坎值ΔK_(th),可为钢轨的疲劳设计、选材、工艺、热处理制度以及钢轨的维修养护提供重要的参数和依据。本文用降载法研究了应力比R对ΔK_(th)值的影响。指出由于存在裂纹闭合现象,R-ΔK_(th)为两段曲线:当R≥0.582时,ΔK_(th)=19.09kg·mm~(-3′2);当0.2≤R≤0.582时,ΔK_(th)=30.01-18.76R。     

S195柴油机球墨铸铁曲轴断裂强度和断裂特性研究

本文是断裂力学在S195柴油机球铁曲轴中的应用的第一阶段工作报告。分六个部份:一、断裂力学概述;二、断裂韧性的测定;三、裂纹扩展速率的测定;四、石墨形态、基体组织与球铁断裂韧性的关系;五、断口形貌及疲劳断裂过程;六、断裂力学在球铁曲轴初步应用。文章通过球铁曲轴Klc、da/dN、ΔKth等断裂力学参数的测定,研究了过渡圆角处及连杆轴颈界限初始缺陷尺寸以及初始缺陷与疲劳寿命的关系;并使用电子显微镜,扫描电镜等手段,研究了影响球铁抗断性能的因素及疲劳断裂的过程。     

SMA490BW钢激光-MAG复合焊T型接头疲劳性能

对激光-MAG复合焊和MAG焊T型接头进行了四点弯曲疲劳试验,采用最小二乘法拟合疲劳S-N曲线,估算了两种焊接方法 T型接头循环寿命为107时的疲劳强度。试验结果表明,当循环基数为107次时,激光-MAG复合焊接头的疲劳强度较常规MAG焊接头提高17.5%。观察两种焊接方法的疲劳断口发现,断口位置在熔合区的焊趾处,裂纹扩展区疲劳辉纹明暗相交,既短又不连续,呈韧性疲劳断口特征。但激光-MAG复合焊疲劳裂纹扩展区撕裂棱凸出较大,裂纹扩展时所需的动力更大,断裂韧性更高。分析发现,焊趾处圆滑过渡和细小的熔合区微观组织导致激光-MAG复合焊T型接头的疲劳强度高于MAG焊。