7475-T7351铝合金抗疲劳性能研究

采用旋转弯曲疲劳试验、轴向加载疲劳试验、疲劳裂纹扩展速率试验等疲劳性能测试方法,研究了7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能.并通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)分析了该合金的显微组织和疲劳断口形貌.结果表明:7475-T7351铝合金具有良好的耐疲劳损伤性能,光滑试样(Kt=1)在室温旋转弯曲和高温轴向加载条件下的疲劳极限分别为180.0和345.0 MPa,缺口试样(Kt=2.2)在室温旋转弯曲加载条件下的疲劳极限为91.9 MPa;合金厚板材料在高温下缺口敏感性有所降低;国产材料裂纹扩展速率随应力比增加而增大,裂纹扩展门槛值减小;国产7475铝合金与进口材料在裂纹稳定扩展阶段裂纹扩展行为基本相当;在近门槛值附近不同应力比下的裂纹扩展门槛值略有差别.     

SS400超细晶粒钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率

SS400钢是一种细晶强化的新一代钢铁材料．焊接对其疲劳性能的影响是人们关注的问题。笔者参照美国材料试验学会标准ASTME647—83的规定．采用紧凑拉伸CT试件对SS400钢及其焊接接头CT试件的疲劳裂纹扩展速率进行了测试。发现：母材的疲劳裂纹扩展存在两个不同速率的阶段,焊缝及热影响区的疲劳裂纹扩展速率均低于母材;热影响区的疲劳裂纹扩展速率介于焊缝与母材之间;焊接接头组织和性能的变化并未导致SS400钢疲劳性能的降低。     

HRB400 Ⅲ级抗震钢筋的低周疲劳性能

对HRB400 Ⅲ级抗震钢筋的低周疲劳性能进行了研究。采用轴向应变控制方法,在岛津电液伺服疲劳试验机上测定了试验钢低周疲劳过程中的循环应力响应特征及循环应力与应变的关系;通过拟合Basquin公式和Coffin-Manson公式,获得了试验钢的低周疲劳寿命预测公式。断口扫描发现,试验钢裂纹起源于试样表面,通过不断扩展形成微裂纹,再连接成宏观裂纹,最终导致材料断裂。     

16Mn钢焊接件疲劳断裂机制研究

对16Mn钢对焊接头的焊缝及热影响区中疲劳裂纹的萌生与扩展机理进行了研究与讨论.结果发现疲裂纹的萌生与扩展与铁素体组织有关,焊接件疲劳断口很复杂,焊缝中的夹杂物对疲劳裂纹的萌生有重要影响.     

GH150合金叶片的疲劳性能

研究了高压压气机叶片用Ni基高温合金GH150的疲劳性能.试验方式分别为轴向拉伸和旋转弯曲疲劳.试验温度为500℃和600℃,试验按置信度90%和存活率50%进行.轴向拉伸和旋转弯曲疲劳性能试验Kt=1,应力状态分别为r=0.1和r=～1.用升降法求得500℃轴向拉伸疲劳107疲劳极限为481.8MPa,600℃疲劳极限为502MPa;500℃旋转弯曲疲劳107疲劳极限为418.57MPa,600℃为435.71MPa.轴向拉伸和旋转弯曲疲劳S-N曲线显示,随载荷应力的增加,疲劳循环次数呈减小趋势;在低应力长寿命区600℃的疲劳性能较500℃稍优.疲劳试样断口形貌照片显示,断口的源区、扩展区和最后瞬断区特征清晰;扩展区有明显的疲劳条带;瞬断区为韧性断裂.     

热轧逆相变退火中锰钢的疲劳性能

 为了研究循环载荷对含奥氏体钢微观组织和力学性能的影响,对逆相变处理中锰钢进行了疲劳性能研究,采用SEM、EBSD、XRD等表征了微观组织,采用单轴拉伸试验表征了疲劳前后的力学性能。研究结果表明,在应力比R为-1的试验条件下,逆相变中锰钢中值疲劳极限为378 MPa,疲劳极限与抗拉强度之比σ-1/R_m为0.48;中锰钢超细晶粒尺寸特征有利于阻碍二次疲劳裂纹扩展,亚稳奥氏体的转变行为受应力幅影响较大;在中值疲劳极限的应力水平下,亚稳奥氏体和单轴拉伸性能受循环载荷影响不大。     

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。     

新型扭杆弹簧用高强度马氏体钢疲劳性能研究

摘要：利用旋转弯曲疲劳试验研究新型扭杆弹簧用N1钢和45CrNiMoVA钢的疲劳性能,并通过对2种试验钢组织、硬度、强度、夹杂物类型及大小、疲劳裂纹扩展速率以及氢含量的对比,探讨影响扭杆弹簧用钢旋转弯曲疲劳性能的因素及其疲劳失效机制。结果表明,推荐热处理制度的45CrNiMoVA钢和N1钢旋转弯曲疲劳极限强度分别为892和926MPa,超高强度钢的屈服强度也是衡量疲劳极限强度的因素,N1钢屈服强度高出45CrNiMoVA钢约100MPa,是其疲劳性能优于45CrNiMoVA钢的重要原因。在高应力状态下,N1钢的疲劳寿命明显优于45CrNiMoVA钢的重要原因是N1钢的疲劳裂纹扩展速率低于45CrNiMoVA钢;而在低应力状态下,较高的屈服强度、较低的裂纹扩展速率和氢含量是N1钢疲劳极限高于45CrNiMoVA钢的重要原因。     

阻尼器用低屈服点钢BLY160的低周疲劳性能

对BLY160低屈服点钢低周疲劳性能进行了研究。采用轴向应变控制方法,在MTS809电液伺服疲劳试验机上开展低周疲劳试验,分别研究了在循环载荷作用下试验材料的循环应力响应特征、循环应力与应变的关系以及应变幅和应变速率对材料低周疲劳性能的影响。试验结果表明,BLY160钢具有良好的低周疲劳性能,完全满足耗能阻尼器用钢的需要。     

Q700D热影响粗晶区疲劳寿命与小裂纹扩展分析

摘要：为提高焊接构件的动载疲劳寿命，以热模拟为试验手段，对Q700D高强钢进行了焊接热模拟，研究了粗晶热影响区的疲劳寿命、小裂纹扩展行为以及组织软化特征。利用Paris方程和轴向拉伸疲劳试验数据，建立了ΔKth值与模拟粗晶区疲劳寿命的对应关系，利用ΔKth值实现了快速预估粗晶区疲劳寿命。研究表明：相同应力幅值下的lgN值与ΔKth值存在一定的线性拟合关系，即ΔKth值越大，则疲劳寿命N越长。小裂纹扩展微观机理在于所形成的大角度晶界（不小于15°）对小裂纹尖端的止裂性较强，可迫使小裂纹尖端转向耗能。CGHAZ的软化与第二相粒子回熔与粗化有关，粗化的第二相粒子易萌生小裂纹，可通过提高大角度晶界抑制裂纹扩展。     

硫化物变性处理45MnVS非调质钢的高周疲劳性能

 长条状的硫化物夹杂往往会导致热轧/锻造含硫钢的力学性能呈现出明显的各向异性。为了明确硫化物变性处理铁素体-珠光体型非调质钢的疲劳性能各向异性,采用轴向力控制高频疲劳试验机(应力比R=-1)研究了工业生产的45MnVS非调质钢锻态及调质态的高周疲劳断裂行为。结果表明,试验料纵向样中的MnS夹杂分布较为均匀,多呈短棒状或纺锤形,平均长宽比为3.4±1.7。与未变性处理的含硫非调质钢相比,试验料塑性和韧性的各向异性得到显著降低。锻态与调质态横向样的疲劳性能略低于纵向样,调质态样的疲劳极限比(0.52~0.54)明显高于锻态样(0.46)。在ΔK值大于约35 MPa·m1/2时,横向样的疲劳裂纹扩展速率略大于纵向样。疲劳断口分析表明,2种状态横向样的疲劳裂纹均主要起源于钢中条棒状MnS夹杂,且调质态样受影响的程度更大。上述结果表明,试验钢硫化物变性处理后的疲劳性能各向异性很小,锻态组织的各向异性程度略低于调质态组织,但后者具有更为优异的疲劳性能。     

CSP流程Ti微合金化高强钢的疲劳性能

采用升降法对CSP工艺生产的2mm厚Ti微合金化高强钢的疲劳性能进行研究.结果发现:高强钢的抗拉强度为830 MPa;疲劳强度为685 MPa,约为抗拉强度的0.83倍;伸长率为18.8%.绘制了高强钢的S-N曲线,并拟合出疲劳寿命与最大应力的关系.通过扫描电镜对疲劳断裂机理进行了分析.宏观疲劳断口可见明显的裂纹源区、扩展区和瞬断区形貌.疲劳裂纹起始于带钢表面微裂纹;疲劳扩展区存在微观疲劳辉纹、二次裂纹和宏观疲劳贝纹线;瞬断区出现撕裂棱,兼有韧窝存在.      

16MnR 钢的高应变超低周疲劳性能

从压力容器的实际工况和抗震安全性设计出发,研究了压力容器用钢16MnR 钢的高应变超低周疲劳性能。采用横向应变控制方法,在 MTS809拉扭复合疲劳试验机上测定了试验钢应变疲劳过程中的循环应力响应特征及循环应力与应变的关系等超低周疲劳行为;通过拟合 Basquin 公式和 Coffin-Manson 公式,获得了试验钢的高应变超低周疲劳寿命预测公式。断口扫描发现,超低周疲劳下,多处裂纹萌生于试件表面,然后裂纹共同向内扩展,直到最后快速断裂。     

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.     

齿轮钢高温渗碳后的疲劳性能

利用旋转弯曲疲劳试验方法,研究了Nb和Ti微合金化20CrMn齿轮钢(20CrMnNb钢:w(Nb)0.077%;20CrMnTiNb钢:w(Nb)0.048%+w(Ti)0.038%)经1 000℃高温渗碳后的疲劳性能。结果表明,Nb-Ti复合微合金化的20CrMnTiNb钢中析出相尺寸小、数量多,其渗碳层原奥氏体晶粒平均尺寸明显低于Nb微合金化的20CrMnNb钢,因而20CrMnTiNb钢的疲劳极限高于20CrMnNb钢。疲劳断口观察发现,20CrMnNb和20CrMnTiNb钢主要以近表面基体方式起裂,渗碳层中疲劳裂纹沿晶界扩展,因而晶粒尺寸较细的20CrMnTiNb钢的疲劳性能较高。     

低碳贝氏体钢低温CTOD试验断口分离分析

通过对低碳贝氏体钢在-20℃CTOD试验中出现的分离断口进行微观分析,研究了断口分离和失稳断裂的原因.结果表明,断口分离面均为脆性断裂,至主断面为韧性扩展,分离裂纹产生的主要因素不是夹杂物,而是材料内部的带状组织和成带状的硬相组织受三维应力作用的结果.拉伸材料的分离裂纹是在达到一定抗拉强度之后开始萌生和扩展,不影响材料的使用性能.在断裂韧度试验中,一方面分离裂纹能降低材料裂纹尖端的三维应力约束,提高材料的韧性;另一方面较大程度的分离裂纹,减小了裂纹形核功和扩展功,诱发主裂纹的失稳扩展.     

两相区热处理对工程结构用高强钢低周疲劳性能的影响

为提高工程结构用高强钢的低周疲劳性能,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、疲劳试验等方法,研究了两相区热处理工艺条件下工程结构用钢的显微组织演变及低周疲劳断裂行为.结果表明:两相区热处理组织由细小且形状不规则的回火态马氏体与条带状铁素体组成,马氏体体积分数约为61.7%,残余奥氏体体积分数为2%~5%。试样具有优良的综合性能,与传统调质工艺相比,具有较低的屈强比及较高的低温冲击韧性.同时,两相区热处理后呈现出较高的抗低周疲劳性能,因为塑性变形能力提高,降低了过早形成疲劳裂纹的概率并减小裂纹扩展速率,使高应变低周疲劳性能提高.     

汽车前轴用低碳Fe-Mn-B贝氏体钢

低碳Fe-Mn-B贝氏体钢的材料基础性能和低碳Fe-Mn-B贝氏体钢前轴的疲劳性能试验和装车试验表明,低碳Fe-Mn-B贝氏体钢可替代42CrMo钢制造汽车前轴,经济效益显著.     

控轧控冷技术在35CrMo钢弯曲度控制上的应用

CrMo系列作为汽车和机械重载的传动部件,要求其具有良好的强韧性、耐磨性、弯曲疲劳、耐接触性等性能。轧制过程中由于轧材组织心部和边部温度差异很大,加之冷床上下温度的差异,使棒材通条上下表面出现很大的组织应力不均匀性,在冷剪剪切后,圆钢出现侧向弯曲。宣钢针对35CrMo钢系列出现的弯曲问题,引进穿水冷却工艺,实施35CrMo钢轧后快速冷却。经过对冷却工艺的优化,Φ20～32 mm 35CrMoA钢成品每米的弯曲度小于4 mm,小规格35CrMoA钢系列的弯曲度均达到国家标准要求。     

基于直流电压降法的传热管疲劳裂纹扩展速率测量

介绍了基于直流电压降法测量蒸汽发生器传热管690合金轴向疲劳裂纹扩展速率的销加载拉伸方法.该方法与其他方法相比较,可以直接采用原始管状材料,在线连续测量管状试样在不同应力强度因子下的疲劳裂纹扩展.通过对标准紧凑拉伸试样的类比分析,建立传热管试样的销加载拉伸模型,并对该模型进行电学和力学有限元模拟分析,确定直流电压降数据采集方法.验证试验采用核电蒸汽发生器用690合金传热管,分别研究了室温和高温325℃空气中载荷和温度对材料疲劳裂纹扩展速率的影响,试验结果采用Paris-Erdogan公式进行拟合,吻合度较好.扫描电镜下观察端口形貌,疲劳裂纹的扩展为穿晶形式,在穿晶断口上观察到明显的疲劳辉纹和微塑性区.