高强度厚钢板止裂韧性K_(ca)与常规力学性能的相关性分析

统计分析了28组采用TMCP工艺制造的高强度厚钢板-10℃止裂韧性K_(ca)与屈服强度R_(P0.2)、抗拉强度R_m、-40℃冲击功KV_2、-20℃和-40℃动态撕裂能DTE、零塑性转变温度T_(NDT)的相关性规律,结果表明,-10℃止裂韧性K_(ca)与心部抗拉强度R_m和侧面零塑性转变温度T_(NDT)的相关度较高,随着心部抗拉强度R_m的增高和侧面零塑性转变温度T_(NDT)的降低,-10℃止裂韧性K_(ca)增大;在此基础上建立了-10℃止裂韧性K_(ca)与心部抗拉强度R_m、侧面零塑性转变温度T_(NDT)和板厚t的相关性方程K_(ca)=13.358·R_m-90.530·T_(NDT)-7.324·t~(1.5)或K_(ca)=13.427·R_m-74.845·T_(NDT)-0.635·t~2。     

390 MPa级复合钢板极地低温环境适应性分析

目的 验证复合钢板的极地低温环境适应性。方法 采用爆炸复合的方法制备低温复合钢板。通过全浸腐蚀试验、间浸腐蚀试验、腐蚀磨损试验、系列温度冲击试验、系列温度动态撕裂试验和全厚度止裂试验,分别评价复合钢板的耐蚀性、耐磨性能、低温断裂性能及止裂性能,并对复合钢板的低温断裂性能及极地低温环境适应性进行分析。结果 全浸腐蚀条件下,复合钢板基层材料的腐蚀速率是复层材料的105倍;间浸腐蚀条件下,复合钢板基层材料的腐蚀速率是复层材料的350倍;全浸和间浸状态下,复层钢板的腐蚀速率均远小于基层钢板,复层材料的耐蚀性远远好于基层材料。模拟海水条件下,复合钢板复层317L不锈钢的磨损量为0.003,基层FH40钢的磨损量为0.75,基层材料的磨损量是复层的250倍,复层材料的耐磨性远远好于基层材料。分析了20组大厚度规格低温钢的韧脆转变特征温度与止裂温度的相关性关系,指出了现有规范与标准以冲击功作为低温钢断裂性能技术指标的局限性,建立了止裂温度与动态撕裂韧脆转变特征温度相关性方程,给出了低温钢极地环境低温服役下的韧脆转变特征温度建议值,确定了复合钢板极地低温环境服役的最低温度。结论 模拟海水环境下,复合钢...     

高强度海工钢断裂行为与板厚相关性分析

采用裂纹尖端张开位移(CTOD)试验对177.8mm厚的A517GrQ高强度齿条钢开展了沿厚度方向不同取样位置、不同试样厚度条件下的断裂韧性分析.结果表明:钢板沿厚度方向不同位置的断裂行为差异明显,同一温度下的CTOD特征值从表面至中心位置逐渐降低;随着试样厚度的增加,钢板的CTOD特征值先增加而后缓慢下降,其相关性满足关系式:δm=0.095t0.5e-0.009t1.17+0.65(1-e-0009t1.17).     

拉伸试样颈缩过程中I1的分布函数

采用拉伸试样颈缩区应力方程的Bridgman解推导了颈缩区最小截面上的应力第一不变量I1的计算公式,并对EH50钢试样拉伸过程中颈缩区不同位置的应力分布进行了分析.结果表明,圆拉试样拉伸至不同颈缩程度时,应力第一不变量I1值从最小截面中心处到外边缘随r/a变化呈幂函数分布,颈缩区截面中心处I1随应变量呈线性增加,相关性方程:I1=517+1153ε.     

近似二维应力状态下I_1断裂准则假设有效性的试验验证

I_1断裂准则假设是基于原子间相互作用模型和断裂物理过程分析提出的一个新的断裂准则,该准则认为,对于完整材料和含缺陷材料,当局部区域的应力第一不变量I_1达到临界值Ib时,材料发生断裂,临界值Ib定义为断裂强度。利用该准则与Mises屈服准则,可给出材料的四种基本力学行为判据,包括弹性变形、塑性变形、脆性断裂与塑性断裂。为验证近似二维应力状态下I_1断裂准则假设的有效性,设计了液压-轴向拉伸联合作用下的薄壁圆管双向应力试验并针对304不锈钢、10Ni5CrMoV钢和EH50钢三种材料开展了试验研究,试验结果表明,对于同一种材料,在不同应力组合下断裂时的第一主应力和第二主应力满足线性关系,应力第一不变量I_1保持恒定,材料存在特定的断裂强度Ib值,从而验证了近似二维应力状态下I_1断裂准则假设的有效性。     

船用低合金高强钢止裂温度相关性研究

为研究不同温度场条件下所测止裂温度的相关性,针对4种批号船用低合金高强钢,分别开展等温型双重拉伸试验和梯度温度型（以下简称“梯温型”）双重拉伸试验,测得了等温型止裂温度和梯温型止裂温度。结果表明,在同一主拉伸应力水平下,梯温型止裂温度值均高于等温型止裂温度值,两者差值与主拉伸应力近似呈线性增长关系、与板厚近似呈二次函数关系。从能量角度对等温型和梯温型双重拉伸试验过程进行分析,确定了影响等温型止裂温度和梯温型止裂温度相关性的主要因素为主拉伸应力、无塑性转变温度和板厚,同时初步给出了相关性表达式。4种批号钢板的试验结果表明,所建立的表达式能够较好地表征板厚不大于80 mm的船用低合金高强钢的等温型止裂温度和梯温型止裂温度的相关性。      

Q500qE桥梁钢止裂性能试验研究

针对桥梁用Q500qE高强度结构钢,分别开展了梯度温度型双重拉伸试验、落锤试验和标准圆截面试样拉伸试验,测得了钢板的止裂温度CAT、无塑性转变温度T_NDT、屈服强度R_el,在此基础上提出了CAT与T_NDT、R_el及板厚t的相关性方程。由相关性方程得到的止裂温度计算结果与实测结果的偏差在±5℃以内,表明该方程能够较好地表征止裂温度与无塑性转变温度、屈服强度、板厚之间的相关性。      

集装箱船用高强度厚钢板止裂韧性指标值的初步实验验证

针对大型集装箱船用85 mm和90 mm高强度EH40和EH47厚钢板,结合最大设计应力和不同止裂韧性值对应的温度,开展了等温型双重拉伸试验,以验证止裂韧性技术指标值(板厚80 mm时-10℃下止裂韧性Kca≥8 000 N/mm~(3/2))的有效性。结果表明,对于试验用高强度厚钢板,在-10℃、K_(ca)=8 000 N/mm~(3/2)条件下,钢板能够止裂,技术指标值有效。     

10Ni8CrMoV钢热影响区的动态力学特征及其本构模型

使用热模拟试验机获得10Ni8CrMoV钢热影响区类似组织,通过霍普金森压杆试验对热影响区试样的动态力学行为进行表征,并观察其微观组织。结果表明:在高应变速率下,热影响区真实应力随着应变率的增加而增加,表现出明显的应变率强化效应;应变速率为2 000 s-1时,试样中出现大量的变形孪晶,应变速率为4 000 s-1时,试样被剪切破坏;基于Johnson Cook模型,得到10Ni8CrMoV钢热影响区动态本构模型。      

双重拉伸试验方法与ESSO试验方法等效性研究

针对船用高强度厚钢板分别开展了梯度温度型双重拉伸试验和梯度温度型ESSO试验,分析了两种试验方法的等效性。结果表明,在试验误差范围内,两种试验方法所测结果基本一致,在高强度厚钢板止裂性能评价方面具有等效性。同时,基于能量守恒原理对等效性机理进行了初步分析。