AISI321不锈钢单周过载疲劳裂纹扩展的延迟效应

在恒△Ｋ控制条件下研究了ＡＩＳＩ３２１不锈钢在空气中不同过载比下的单周过载疲劳裂纹扩展延迟效应。结果表明：过载比越大，延迟效应越显著，延迟效应作用距离远大过载塑性区尺寸。讨论了裂纹过载延迟效应机理，认为ＡＩＳＩ３２１不锈钢过载后的疲劳裂纹扩展延迟行为主由塑性诱发裂纹闭合引起，并对其进行了定量描术。     

环境对AISI321不锈钢疲劳裂纹扩展过载效应的影响

研究了3．5％NaCl溶液对恒应力强度因子范围△K控制下AISI321不锈钢疲劳裂纹扩展过载行为的影响．与在空气中的结果比较表明，两种条件下存在相似的过载延缓效应，但是环境极大地削弱了过载对疲劳裂纹扩展的延缓效应，削弱程度随过载比不同而变化，以“损失循环数”表征约为40％-70％，以“过载影响区尺寸”表征则为30％-40％．分析表明，用“损失循环数”表征过载对裂纹扩展的延缓效应不够充分，无法区分环境对裂纹闭合的削弱和增强作用，“过载影响区尺寸”可以区分环境对过载塑性形变增强裂纹闭合的综合影响．对断口的SEM分析发现，过载造成的塑性形变在溶液中比在空气中受到更多的磨损，表明环境对过载延缓效应的削弱除了对裂尖的影响外，还包括对过载导致的塑性诱发裂纹闭合的影响．     

断口粗糙度与近门槛疲劳裂纹扩展行为

本文选用18Cr2Ni4WA低碳高强钢研究晶粒度对近门槛疲劳裂纹扩展行为的影响。研究表明:随着晶粒尺寸从58μm粗化到207μm,断口表面粗糙度增加三倍以上。但在所研究的条件下,裂纹扩展速率和门槛值几乎不变。对近门槛断口的SEM观察表明,它们的断裂机理基本相同,均以穿晶断裂为主。根据断口粗糙度模型,提出了粗糙度并不改变裂纹闭合效应的观点,并解释了晶粒度与近门槛裂纹扩展行为无关的现象。     

双相钢近门槛区疲劳裂纹扩展微观断口形貌

研究了三种马氏体形貌和六种马氏体含量双相钢的近门槛区疲劳裂纹扩展的微观断口形貌,SEM观察表明:所有组织的近门槛区域的断口表面均有循环解理开裂特征,说明主要由Ⅱ型应力作用控制,在较高ΔK的快速扩展区,断口特征是由混合开裂方式组成,这包括循环解理小平面,两种类型的二次裂纹和辉纹等,断口表面粗糙度诱发裂纹闭合是双相钢门槛值高的一个重要原因。     

不锈钢在循环扭转载荷下近门槛值的疲劳裂纹扩展行为

研究了带环状预裂纹不锈钢圆棒试样在循环扭转载荷下、门槛值附近的疲劳裂纹扩展行为,用应力强度因子表征了裂纹扩展开始的门槛值．随着裂纹的扩展,裂纹扩展速率由于裂纹面的滑移接触而减小．通过外插裂纹扩展速率与裂纹长度之间的关系,可近似得到裂纹长度为零时无裂纹面滑移接触影响的裂纹扩展速率．施加的应力强度因子范围可分解为推动裂纹扩展的有效值和由于裂纹面的滑移接触而屏蔽掉的两部分．预测了疲劳裂纹的萌生和断裂极限,预测值和实验值相当一致．     

疲劳裂纹扩展行为的研究现状及钛合金的疲劳裂纹扩展特征

疲劳裂纹扩展行为是现代材料研究中重要的内容之一。论述了组织结构、环境温度、腐蚀条件以及载荷应力比、频率变化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响。总结出疲劳裂纹扩展研究的常用方法和理论模型,并讨论了"塑性钝化模型"和"裂纹闭合效应"与实际观察结果存在的矛盾。最后,对钛合金疲劳裂纹扩展研究的内容和研究结果进行了概述。     

不同温度下Ti40合金的疲劳裂纹扩展行为

研究了Ti40合金在室温、300、500和600℃下的疲劳裂纹扩展行为,计算了Ti40合金在300、500、600℃下当△K为20 MPa m1/2时与裂纹扩展密切相关的表观激活能.结果表明:随温度升高,Ti40合金疲劳裂纹扩展速率增加;不同温度下的疲劳裂纹扩展曲线在△K为45.50MPam1/2处相交于一点.表观激活能值随温度升高先增加后减小,在500℃时达到最大,由此可见,500℃是Ti40合金热力学等性质发生变化的转折点.     

不同疲劳载荷下工业纯钛再结晶热处理对疲劳裂纹扩展行为影响

本文开展热处理后工业纯钛TA2不同载荷水平下疲劳裂纹扩展实验,考虑裂尖塑性变形程度,研究疲劳裂纹扩展规律以及热处理状态对疲劳裂纹扩展不同阶段的适应性。结果表明,不同疲劳载荷下热处理对疲劳扩展速率产生不同的影响。A类加载热处理后的疲劳裂纹扩展速率下降是由于近门槛区有效载荷的降低,以及近门槛值的提高。B类加载下热处理对有效载荷以及裂尖塑性变形几乎没有什么影响。C类与D类加载下热处理后裂尖塑性变形受到限制,而导致疲劳裂纹扩展速率下降。     

SLOW PROPAGATION OF FATIGUE CRACK NEAR THRESHOLD

The effect of pearlite interlamellar spacing(d)from 0.31 to 0.77 μm of T8 steel on fatiguecrack propagation near threshold has been investigated at different stress ratios(R).Theclosure stress intensity factor(K_(cl)),the threshold value(ΔK_(th))and crack tip opening dis-placement range(ΔCOD)were measured.The results show that pearlite interlamellar spac-ing in this range has no effect on K_(cl),but has effect on the threshold value in low stress ratio.The threshold value is higher for materials with larger interlamellar spacing.No matter whatthe stress ratio is,during the propagation near threshold,the propagation rate will be thesame,provieded the crack tip opening displacement range is the same.Metallurgical examinations were also carried out to show that the crack propagationpath is sensitive to mierostructure.The crack always propagates along either boundary ofpearlite colony or ferrite lamellar in pearlite.     

EFFECIS OF TEMPERATURE AND OVERLOAD RETARDATION ON CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH OF HIGH STRENGTH STEEL

The fatigue crack growth rate (CGR) of ultra high strength steel 30CrMnSiNi2A in distilledwater at 18,35 and 55℃ were measured.It was confirmed that the temperature is strongly af-fected on the corrosion fatigue CGR of ultra high strength steel.An expression concerning theeffects of Δ K and temperature on the CGR was proposed.The fact that the apparentactivation energy (36.6 kJ/mol) resulted from regressive analysis of CGR data was similarto the activation energy of hydrogen diffusion in γ-Fe,strongly supporting the theory ofhydrogen-assisted crack growth.The overload retardation effect was greatly reduced in cor-rosion fatigue crack growth,especially at lower frequency,e.g.,0.1 Hz.This phenomenonmight be due to the increase of the SCC component of CGR after an overload.     

高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展的温度效应和过载迟滞效应

通过在18,35和55℃蒸馏水中疲劳裂纹扩展试验,证明了超高强度钢30CrMnSiNi2A腐蚀疲劳具有强烈的温度效应,得到了ΔK值和温度对裂纹扩展速率影响的复合表达式。由于扩展速率数据拟合得到的表观激活能值(36.7kJ/mol)十分接近于氢在γ-Fe中的扩散激活能值,支持了氢助裂纹扩展的观点。对大气中疲劳裂纹扩展具有重要价值的过载迟滞效应,在腐蚀疲劳时显著地减小,在0.1Hz的低频率下尤其明显。     

C—Si—Mn—B贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性

本文研究了C－Si-Mn-B贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,在强度相近的情况下,含1．8％Si钢的门槛值△Kth较0．6％Si钢的低,而且钢中的残余奥氏体对提高△Kth值并非有利。1．8％Si钢的△Kth值随钢的屈服强度降低而提高,然而450℃回火后,虽然△Kt提高,但裂纹扩展速率也显著提高,这表明450℃回火贝氏体脆性促进了疲劳裂纹的扩展。在应力强度因子较高的范围内,疲劳裂纹扩展速率受钢的断裂韧性影响,断裂韧性高,裂纹扩展速率低。     

组合加载下碳素工具钢中疲劳小裂纹的门槛区行为特征

通过考察碳素工具钢的表面滑移、疲劳破坏及表面裂纹的扩展条件，以统一的局部应力讨论了光滑试样和裂纹试样的疲劳特征。分析和实验结果表明，在裂纹试样的名义应力小于光滑试样表面滑移门槛应力的范围内，线弹性断裂力学是有效的，对应裂纹扩展门槛值的裂尖性区为一常数。     

裂纹在珠光体钢中的近门槛区扩展

在不同应力比(R)条件下研究珠光体片层距(d)对疲劳裂纹近门槛区扩展的影响,测定了材料闭合应力强度因子(K_(cl))和门槛值(ΔK_(th))以及在门槛区扩展时裂纹尖端张开位移范围(ΔCOD)。     

金属材料在循环载荷下塑性变形传播对疲劳性能的影响

对疲劳裂纹萌生寿命和扩展速率的研究表明，４０Ｃｒ钢调质和正火态存在加载频率效应，而１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢固溶处理态未发现加载频率效应。引起加载频率效应的实质是，随加载频率不断提高，金属材料塑性变形传播速度不断减小，从而改变塑性区特性。     

MICROFRACTOGRAPHY OF NEAR-THRESHOLD FATIGUE CRACK PROPAGATION IN DUAL-PHASE STEELS

SEM microfractography of near-threshold fatigue crack propagation were carried out in thedual-phase steels of 3 martensite morphologies and 6 volume fractions of martensite (V_m).All of them are featured by cyclic cleavage characteristics in near-threshold region,i.e.,main-ly controlled by mode Ⅱ stress.In the higher ΔK regions,the fracture surfaces are character-ized by mixed modes including cyclic cleavage facets,two types of secondary cracks andstriations,etc..The roughness-induced crack closure of fracture surface is attributedprimarily to extreme high fatigue crack growth threshold values.