X80管线钢中微观组织非均匀性对残余应力影响的实验研究

目的 从微纳尺度研究X80管线钢微观组织的不均匀性对残余应力分布及释放过程的影响。方法 为了突出微观组织的非均匀特征,将X80管线钢升温到固溶温度(1 200 ℃)后随炉冷却,得到由大量多边形铁素体(PF)和退化珠光体(DP)构成的显微组织。以腐蚀后的自然形貌为散斑模型,采用聚焦离子束技术在不同微观组织内部进行环芯槽的铣削加工,并获取芯柱表面的变形图像,最后通过数字图像相关方法计算芯柱表面的应变演化。同时,利用纳米压痕技术测试不同区域的弹性模量,结合弹性理论计算分析不同组织内部的微观残余应力。结果 微观结构的不均匀性直接影响了残余应力的分布及释放路径。DP组织中的von Mises平均应变约是PF区域的2倍,残余应力主要存在于作为软质相的铁素体基底中。纳米压痕实验结果表明,DP中弹性模量的浮动比PF的更加剧烈。不同铣削深度下的残余应力呈现出非线性特征。当铣削深度达到1.1 μm时,PF和DP区域松弛释放的残余应力分别为232.6 MPa和385.2 MPa。结论 在微观尺度上,不同组织内的残余应力状态存在差异。微观组织在碳化物、结构形貌等方面的非均匀性将引起表面残余应力的梯度分布。     

带状组织对微合金钢应变局部化及应变强化行为的影响

目的 研究不同加载方向下带状结构对微合金钢塑性变形及应变强化行为的影响。方法 将X80管线钢加热到1 200 ℃后分别进行炉冷和空冷热处理,得到多边形铁素体/退化珠光体和粗/细铁素体晶粒带状组织以用于实验研究。将单轴微拉伸实验和数字图像相关方法相结合,通过零变形实验分析系统精度,获取RD、45°和TD取向带状组织试样的拉伸变形规律。同时,在DIC全场变形测量结果与实验数据统计分析结果的基础上,提出了可描述应变强化程度的参量Kf,用于对比和分析不同加载方向下带状结构对应变强化行为的影响。结果 零变形实验中位移平均值和标准差的最大值分别为0.004 pixels和0.006 pixels,系统精度较高。加载方向会影响带状组织的塑性变形演化情况,45°试样中产生了明显与带状取向一致的应变分布特征。在相同应力下45°试样首先达到了较大的应变强化程度,其抗变形能力最低。结论 不均匀带状组织对局部变形的影响程度与2个组成带的力学性能差异有直接联系,参量Kf可在一定程度上描述应变局部化引起的各向异性特征。