铸造奥氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展

用紧凑拉伸试样研究了载荷比、单峰过载和两步高-低幅加载对Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率的影响.当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的增大而增大.单峰过载使裂纹扩展速率先有短暂的增加后长距离的减速扩展,出现裂纹扩展迟滞现象.两步高-低幅加载时,若两步的最大载荷不同,第二步裂纹扩展也会出现迟滞现象.用两参数模型和Wheeler模型能够预测恒幅载荷和变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为.      

4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃的低周疲劳行为

采用轴向应变幅控制的低周疲劳试验研究了总应变幅对4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃低周疲劳行为的影响,包括循环应力响应行为、循环应力应变行为、循环迟滞回线和应变疲劳寿命行为等。结果表明:随着总应变幅从0.2%增大到0.6%,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃时循环应力响应均表现为先循环硬化再循环软化的特性,并且应力幅最大值从220 MPa增大到308 MPa。同时,随着总应变幅的增大,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃下的低周疲劳寿命由6750循环周次降低到210循环周次,且其过渡寿命约为1313循环周次。疲劳断口形貌分析结果显示,高温低周疲劳过程中裂纹主要萌生于试样表面处,且随着应变幅增大,裂纹源逐渐增多,疲劳条纹间距变宽,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。透射电镜分析结果显示,循环软化可能与板条结构转变为胞状结构、基体发生位错湮灭、碳化物的析出和粗化有关。      

奥氏体耐热钢低周疲劳性能研究进展

 为了进一步深入研究奥氏体耐热钢,介绍了奥氏体耐热钢低周疲劳性能方面的研究进展,对比了室温和高温下奥氏体耐热钢疲劳断裂特征。其中,间隙原子、应变、温度、层错能对奥氏体耐热钢疲劳性能影响较大;在高温疲劳-蠕变过程中,影响材料裂纹扩展和疲劳断裂的关键因素是温度和应力;在疲劳寿命预测方面,已建立了众多模型,但对一些新型材料会有一定偏差,需要建立适合的寿命预测模型。     

P92钢高温低周疲劳性能试验研究

对扬州诚德钢管有限公司生产的P92(10Cr9MoW2VNbBN)钢管(φ610 mm×102mm)材料进行了室温20、600、625℃的低周疲劳试验。结果表明:诚德钢管所生产的P92铜管在室温600、625℃均表现为循环软化,在总应变幅Δε_t/2较低时,室温20℃的低循环疲劳寿命最长,温度越高,疲劳循环寿命越短。与某进口P92钢管相比,在相同总应变幅下,扬州诚德所生产P92钢管材料室温时与进口P92钢管(φ350 mm×80mm)低循环疲劳寿命相近;高温时,扬州诚德所生产P92钢管材料低周疲劳性能优于进口P92铜管。     

温度对Z3CN20-09M不锈钢在含氯高温水中应力腐蚀行为的影响

研究了温度对核电用Z3CN20-09M不锈钢在含Cl的高温高压水中的应力腐蚀开裂行为的影响.材料的应力腐蚀开裂敏感性变化趋势与试验温度变化趋势并不一致.320℃时材料的应力腐蚀开裂敏感性最高,290℃时为最低,250℃时开裂敏感性介于两者之间.250℃和320℃条件下腐蚀后试样表面形成了内部致密、外部疏松的双层氧化膜,而在290℃条件下腐蚀后试样形成的是致密的单层氧化膜.大多数点蚀坑产生于铁素体相.应力腐蚀裂纹优先在点蚀坑底部或相界面形核,并倾向于沿相界面或向铁素体内部扩展.铁素体/奥氏体界面对应力腐蚀裂纹的作用取决于裂纹面与相界面的取向关系.当裂纹扩展方向平行于相界面时,裂纹易沿着相界扩展;当裂纹扩展方向垂直于相界面时,相界面对裂纹扩展起阻碍作用.      

Q345R钢湿硫化氢预腐蚀低周疲劳行为

对Q345R钢在湿硫化氢环境中预腐蚀低周疲劳性能进行了研究,以硫化氢溶液的浓度和预腐蚀时间为环境因素.低周疲劳试验在MTS-809疲劳试验机上进行,对各试验组的结果数据进行回归分析,得到各试验组环境下Q345R钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线等低周疲劳特性.不同试验环境下的预腐蚀低周疲劳结果表明,材料循环应力应变响应特性不受环境因素影响,为循环硬化特性;预腐蚀时间因素对材料低周疲劳寿命的影响比硫化氢溶液的浓度因素显著.试样断口为典型的低周疲劳断裂形貌,裂纹扩展阶段为脆性准解理断裂特征.     

M5合金的高温低周疲劳性能研究

M5合金是一种适用于高燃耗组件的新型锆合金,主要用作燃料棒包壳、端塞、导向管和定位格架材料。采用棒材试样,对M5合金在375℃温度下进行了5个应变水平的低周疲劳实验,应变比R=-1。对合金的循环响应特征进行了分析,并根据实验数据拟合出了疲劳寿命曲线和方程。用扫描电镜分析了低周疲劳样品的断口,讨论了合金的低周疲劳断裂特征。结果表明,在循环变形过程中,M5合金表现出了明显的硬化、饱和、软化阶段,其中饱和阶段所占比例较大,而硬化和软化阶段所占比例较小;其循环应变寿命特性遵循Coffin-manson关系;疲劳裂纹均起源于试样表面,且存在有多个裂纹源,断裂区布满发达的韧窝,属于明显的韧性断裂。     

基于应变控制的4Cr5MoSiV1热作模具钢热机械疲劳行为

采用MTS®热机械疲劳电液伺服试验机研究了4Cr5MoSiV1热作模具钢400~700℃范围内拉压对称机械应变控制的同相及反相热机械疲劳行为.结果表明:当应变幅为±0.50%时,4Cr5MoSiV1钢反相热机械疲劳寿命约为同相的60%;无论同相还是反相加载,应力-应变滞后回线均呈现不对称性,同相加载时表现为平均压缩应力,反相加载时表现为平均拉伸应力.两种加载方式下,最大应力与最大应变及峰值温度均不同步,在高温半周出现应力松弛现象.此外,高温半周呈现持续循环软化,而低温半周呈现初始循环硬化,随后持续循环软化的特征.同相加载时断口以主裂纹、撕裂脊和准解理特征为主,裂纹少而深;反相加载时断口以疲劳条纹和大量的凹坑特征为主,裂纹多而浅.      

连续油管用钢CT80低周疲劳性能研究

对CT80连续油管用钢进行了低周疲劳性能试验,通过应变幅为0．4％-1．5％,7个级别的恒应变控制实验,研究了CT80的循环特性、疲劳特性,确定了疲劳寿命与应变幅之间的关系式,并使用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了观察和分析。结果表明：该材料为循环软化,疲劳裂纹起始于试样表面,呈多源性特征。     

TC4ELI钛合金低周疲劳性能研究

研究了具有网篮组织的TC4ELI钛合金材料在不同应变幅值下的低周疲劳性能,给出了TC4ELI钛合金在低周疲劳下的循环应力-应变曲线,拟合出循环应变硬化指数、循环强度系数以及应变-寿命特征系数,并通过光学显微镜进行金相分析,通过扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明,TC4ELI钛合金呈现出循环软化的特性;距离疲劳断口1.5 mm处的组织形态与断口处无明显变化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展直至断裂;随着应变幅值增大,韧窝变大变深,韧性断裂特征变得更加显著。     

核电主管道铸造不锈钢的热老化脆化

为了研究中国核电主管道铸造不锈钢Z3CN20-09M的热老化,在300、350和400℃下,对Z3CN20-09M进行了长达30000h的加速热老化实验.对不同热老化时间下的样品进行了冲击性能和铁素体纳米硬度测定.以夏比冲击功作为热老化脆化参量,利用拟合的方法得出该材料的热老化激活能为51.962kJ·mol-1.通过热老化因子P得出了用夏比冲击功表示的热老化脆化动力学公式.利用热老化激活能和热老化动力学公式预测了Z3CN20-09M在实际运行温度下服役40a内的夏比冲击功和铁素体显微硬度变化.预测结果表明在运行5a内是该材料韧性迅速下降的时期,随后的运行过程中下降过程趋缓.      

稀土元素La对AZ91D镁合金低周疲劳行为的研究

研究了AZ91D＋0．3％La镁合金在总应变幅△εt／2为0.2％～1.2％范同内循环加载时的低周疲劳行为。结果表明,在较大应变幅下,AZ91D＋0．3％La镁合金的循环滞后回线上分别出现捌点、拉压不对称和锯齿现象;镁合金的低周疲劳寿命随应变幅值的提高而下降,并且符合Manson—Coffin关系式;镁合金的循环应力响应行为和循环应力应变行为均呈现明显的循环硬化现象;疲劳断口上出现了多疲劳源现象,且随应变幅的增加越来越凹凸不平。     

GH4169高温合金低周疲劳变形行为研究

以GH4169高温合金为研究对象,通过低周疲劳试验研究了该合金常温下不同总应变幅时的循环变形行为和变形机制.结果表明,当总应变幅大于0.5％时,合金发生循环硬化(N＜10周次)随后发生软化直至失效断裂;当总应变幅为0.5％时,合金直接发生瞬时软化直至最后的失效断裂.随总应变幅的增加,循环硬化速率先增加后降低,而循环软化...     

一种新型的低周疲劳裂纹扩展速率模型

基于低周疲劳裂纹扩展机制,假设裂纹尖端循环塑性区内应变分布服从HRR理论解,利用裂纹尖端锐化、钝化启裂低周疲劳裂纹扩展机制,结合Ramberg-Osgood循环应力应变曲线和Manson-Coffin疲劳寿命曲线等断裂力学理论,推导出一种新的低周疲劳裂纹扩展速率数学模型.与30Cr1Mo1V和St-4340的低周疲劳裂纹扩展速率试验数据进行对比,结果表明该低周疲劳裂纹扩展速率模型能够较好地预测材料的低周疲劳裂纹扩展速率.     

高强度热轧双相钢的低周疲劳性能

从热轧双相钢的实际应用需求出发,研究了高强度热轧双相钢DP600的低周疲劳性能。采用轴向应变控制方法对DP600钢进行了低周疲劳试验,并对试验数据进行拟合计算,得到DP600钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线和过渡疲劳寿命。通过扫描电镜观察疲劳断口,结果显示低周疲劳条件下,DP600钢断裂裂纹起源于试样表面,裂纹扩展前期呈现部分脆性断裂特征,后期则以明显的韧性断裂为主。     

复杂应力状态2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律

用带预裂纹的缺口试件研究2.25Cr-1Mo钢高温低周疲劳裂纹扩展规律,通过疲劳试验观察裂纹扩展寿命,应用ANSYS计算裂纹尖端应力应变分量和当量弹、塑性应变范围,利用当量J积分范围表征2.25Cr-1Mo钢在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展速率.结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN与当量J积分范围△Jf的关系不受试件缺口型式和加载应变范围的影响,用当量J积分来评价2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律是有效的.     

电熔增材制造16MND5钢的低周疲劳特性

摘要：电熔增材是一种新型重型金属3D打印技术,使用该技术制造的16MND5钢是一种新型材料,对其低周疲劳特性进行系统研究,对推动该技术在核电压力容器上的应用具有重要的指导意义。对电熔增材制造16MND5钢进行了低周疲劳试验研究,试验温度为室温和350℃,采用轴向总应变控制方式,应变比R=-1,应变范围±0.2%～±0.8%。对试验数据进行拟合计算,获得电熔增材制造16MND5钢的应力 应变曲线、应变-寿命曲线和低周疲劳设计曲线等。采用扫描电子显微镜对疲劳试样断口进行了观察,结果显示电熔增材16MND5钢的低周疲劳断口存在多个裂纹源,裂纹扩展区为一系列相互平等的疲劳条带,扩展区同时存在着蠕变孔洞和二次小裂纹,最终断裂区属于韧性断裂。     

应变幅对H13热作模具钢等温疲劳行为的影响

对H13热作模具钢试样进行600 ℃等温疲劳实验，通过显微维氏硬度计、金相显微镜（OM）、超景深显微镜和扫描电子显微镜（SEM）等设备研究了0.7%，0.9%和1.1%三种不同应变幅对疲劳行为的影响。结果表明:应力应变滞后回线呈现对称性，应变幅越大，滞回环面积越大。H13钢在实验中呈现循环软化的特征，应变幅越大，疲劳寿命越短，1.1%应变幅试样寿命约为0.7%应变幅试样的61.2%。应变幅的增加对裂纹萌生和扩展起促进作用，1.1%应变幅试样裂纹扩展最明显。高温非真空实验条件下，材料表面产生的氧化物也会促进裂纹扩展。疲劳后试样微观组织发生明显的长大和粗化，较大应变幅对碳化物析出有更大的助力，还会加速材料软化。有应变幅试样显微硬度远低于无应变幅试样。      

汽车板QStE550TM应变疲劳性能研究

以3 mm厚汽车板用结构钢QStE550TM为研究对象,对其光滑试件进行了静态拉伸试验和不同应变水平控制下的应变疲劳性能测试,绘制了E-N曲线,并观察了疲劳断口形貌。试验结果表明,该汽车板屈强比和断层伸长率较高,具有良好的抗变形能力与加工成型性能。当应变幅小于0.8%时,循环寿命可达到104次以上,在低周应变循环中,该材料出现循环软化现象。疲劳断裂源于表面微裂纹的产生,疲劳源附近断口较为光滑,断口存在典型的疲劳辉纹。     

Er对挤压态Al-Mg-Si合金低周疲劳行为的影响

为了研究Er对挤压态Al-0.8%Mg-0.6%Si合金的低周疲劳行为的影响,进行了总应变控制的室温低周疲劳实验。结果表明,低周疲劳加载条件下,挤压态Al-0.8%Mg-0.6%Si和Al-0.8%Mg-0.6%Si-0.5%Er合金主要呈现循环应变硬化现象;Er的添加可以显著提高挤压态Al-0.8%Mg-0.6%Si合金的循环变形抗力,但却降低其室温低周疲劳寿命。