预应变下建筑用高强钢焊接接头断裂性能研究

对预应变下的建筑用高强刚Q420母材和焊缝进行拉伸、冲击和断裂韧度试验。实验结果表明:在预应变下,建筑用高强刚Q420焊缝与母材的冲击韧度都明显降低,韧—脆转变温度都明显提高;当材料的预应变加大时,其抗拉强度和屈服强度都明显提高,发生脆性断裂的可能性变大;当预应变为10%时,焊缝的韧—脆转变温度仍低于室温(20℃),可在室温条件下安全使用。该研究表明,预应变应作为材料使用安全分析的一个重要参考指标。     

预应变对低合金高强钢微结构、织构和力学性能的影响

对HC300LAD低合金高强钢板分别进行应变量为0%、3%、6%、9%和12%的拉伸预应变,通过金相、EBSD分析和准静态拉伸试验研究了拉伸预应变对其微结构、织构和力学性能的影响。结果表明:随着预应变量的增加,铁素体晶粒逐渐拉长变形,细小珠光体接近水平线性排列;{111}织构随预应变量的增加而减弱,而{001}<110>织构逐渐增强,在9%预应变时出现转折点,{111}织构最弱,{001}<110>织构最强; n值随预应变量的增加而持续降低,而r值与Schmid因子值受织构演变的影响,随预应变量的增加而增大,在9%预应变时存在最大值。     

高强铝合金预拉伸板的断裂韧性研究

通过研究单级、双级和三级时效对新型高强铝合金强韧性的影响,探索使该合金具有最佳强韧性配合的热处理工艺.此外,对该合金在不同热处理条件下的KIC试样的断裂特征进行了观察.     

铌对高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响

采用气电立焊和热模拟试验研究了铌对610MPa级高强结构钢大热输入焊接热影响区组织和性能的影响。结果表明,在100kJ／cm的大热输入条件下,铌对实际接头热影响区宽度的影响不明显,其均为7．5～8mm,但铌可加大粗晶区宽度约1．5min,同时不含铌钢粗晶区韧性均高于含铌钢。热模拟试验时在峰值温度1200℃以上,不含铌钢韧性远高于含铌钢;低于1200℃时,随峰值温度降低两者差值逐渐缩小。高的峰值温度下碳氮化铌溶解增加,固溶铌可通过对界面运动的溶质拖曳效应阻碍铁素体长大动力学,促进粗大板条贝氏体的形成：铌的添加不利于大热输入条件下高强结构钢的焊接性能。     

应变速率对汽车用高强钢组织和性能的影响

采用分离式Hopkinson压杆试验机、扫描电镜等对QP980、TRIP590钢进行不同应变速率下的高速冲击压缩试验,分析不同应变速率下两种汽车用高强钢的组织和性能。结果表明:两试验钢应力计算值与测量值相对误差在1.2%～3.3%,该误差较小且比较稳定,所以试验所得数据与二波公式基本吻合。两种汽车用高强钢的工程应力都随着应变速率的增大而增大,但QP980钢板所能达到的最大工程应力比TRIP590钢板大;冲击后,QP980钢板的组织变得更加板条化且细小,组织为均匀的铁素体和马氏体,而TRIP590钢板冲击后的组织变得粗大且不均匀,随应变速率的增大,原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大,贝氏体组织被变大的铁素体组织掩盖,马氏体组织增多。     

应变速率对硅锰系TRIP结构钢力学性能的影响

硅锰系结构钢、采用临界区等温淬火热处理工艺,获得铁素铁、贝氏体和残余奥氏体三相组织。该钢以三种不同应变速率在Ms- Md温度之间形变,应变诱导相变,相变诱发塑性（TRIP）。应变速率越低,相应诱发塑性效果越好。     

Q235B焊接接头在预应变下断裂性能试验

以常用建筑结构钢Q235B为研究对象,进行了母材与焊缝在预应变下的冲击、拉伸和断裂韧度试验。结果表明,材料在预应变下无论是母材还是焊缝冲击韧度均有所降低,韧-脆转变温度有所提高,断裂危险性增加。预应变对焊缝冲击韧度的影响要较母材显著,而对母材断裂韧度的影响要较焊缝的显著。在重要结构用钢选材和安全分析时,预应变应作为一个考虑因素。     

低碳多元高强结构钢焊接接头疲劳强度试验及分析

对低碳多元高强结构钢焊接接头在应力比r=0．12下，采用单点试验法和小样子升降法相结合的试验方法，进行了拉．拉疲劳强度试验。对焊接接头型式对疲劳寿命的影响进行了数理统计分析，并对疲劳断口进行了扫描电镜观察。试验结果和分析表明：对接接头的疲劳极限σ0.12=230MPa；角接接头的疲劳极限σ0.12=130MPa；得到了两种接头型式的S-N曲线和P-S-N曲线方程。在应力水平250MPa、可靠度95％条件下，对接接头的中值疲劳寿命是角接接头中值疲劳寿命的6～18倍。疲劳断口分析认为，焊缝的焊趾和裂纹是影响高强钢疲劳强度的主要原因。     

预应变下焊接接头冲击韧度及韧-脆转变的分析

以常用建筑结构钢(16Mn和Q235B)为研究对象，通过不同温度下的夏比冲击试验研究预应变对其母材和焊缝冲击性能的影响。结果表明，材料在预应变下无论是母材还是焊缝夏比冲击韧度均有所降低，韧一脆转变温度有所提高。5％预应变后的16Mn母材和焊缝其韧一脆转变温度均低于室温(20℃)，因此仍可在室温下安全使用；Q235B钢室温下冲击韧度较16Mn钢低，且预应变对母材影响更大，和未经预应变冲击值相比，降低了三倍有余。可以看出，Q235B钢的抗震性能较16Mn差。研究发现：为建立客观的材料韧度指标和进行更有效的安全分析时，预应变也应该作为一个考虑因素。     

大型低合金铸钢件与高强船用结构钢厚板的焊接

对大型低合金铸钢件和高强船用结构钢进行了焊接性分析,确定了主要的工艺措施和预热温度。通过合理的接头设计,选用合适的焊接方法和焊接材料,严格落实各项工艺措施,控制焊接热输入,补偿焊缝收缩,减小焊接残余应力,再通过焊后热处理,在高拘束力的条件下确保了接头的性能,获得了满意的效果。经对该焊接结构投入使用后的跟踪,证明所用焊接工艺合理,焊接接头具有较高的安全性。     

Analyses of effects of temperature and loading rate on fracture toughness of high-strength low-alloy steels

A formula is derived for determining the influence of temperature and loading rate on dynamic fracture toughness of a high-strength low-alloy steel (HQ785C) from thermal activation analysis of the experimental results of three-point bend specimens as well as by introducing an Arrhenius formula. It is shown that the results obtained by the given formula are in good agreement with the experimental ones in the thermal activation region. The present method is also valuable to describe the relationship between dynamic fracture toughness and temperature and loading rate of other high-strength low-alloy steels.     

高强结构钢材Q460C焊接接头的断裂韧性试验

对14 mm厚的焊接Q460C高强度结构钢材焊缝区及其热影响区进行不同低温下的三点弯断裂韧性的试验研究,以便获得其焊缝区及其热影响区的断裂韧性指标δm值,同时利用Boltzmann函数对结果进行了拟合分析,得到其韧脆转变温度及其随温度变化的规律,并对试件断口进行扫描电镜分析.结果表明,低温对Q460C结构钢的焊缝区和热影响区断裂韧性有明显的影响,随温度的降低,其断裂韧性也随之呈下降趋势;Q460C焊缝区韧脆转变温度约为-53.6℃,热影响区的约为-40.3℃;在温度低于-20℃时,Q460C焊缝区及热影响区的断口形貌已表现出明显的脆性特征.     

X90管线钢的低温冲击韧性和断口形貌分析

采用系列温度冲击试验法测定了X90管线钢在-100~0℃的冲击吸收能量和剪切断面率,用扫描电镜观察了不同温度下试验钢的冲击断口形貌。结果表明,该管线钢具有良好的低温冲击韧性,-80℃时的冲击吸收能量可达219 J,韧脆转变温度ETT50为-78.5℃、FATT50为-83.5℃;冲击断口形貌在0、-20℃下以大而深的等轴状韧窝为主,在-40、-60、-80℃下以抛物线韧窝为主,且韧窝尺寸和深度开始减小,在-100℃以扇形解理花样为主。试验钢在-80~-40℃温度区间,冲击断口发生显著分离现象,导致冲击吸收能量与剪切断面率曲线斜率减小。     

回火温度对高强装甲钢组织与力学性能的影响

利用光学显微镜和透射电镜(TEM)研究了PRO500高强装甲钢经淬火、回火后显微组织与力学性能的演变规律。结果表明:870 ℃淬火组织为板条马氏体,随回火温度升高,马氏体逐渐完成分解,并伴随细小的碳化物颗粒析出、聚集长大,硬度总体呈逐渐下降趋势,600 ℃回火的硬度最低达到274 HV10;试验钢400 ℃回火可获得优良的综合力学性能,此时硬度为389 HV10,抗拉强度为1710 MPa,规定塑性延伸强度为1460 MPa,断后伸长率为11.0%。     

热处理对不同碳含量3.5Ni钢力学性能和低温韧性的影响

利用光学显微镜及SEM进行组织观察,通过拉伸和低温冲击试验研究了热处理对两种不同碳含量3.5Ni钢的力学性能和低温韧性的影响。两种3.5Ni钢热轧板分别经860 ℃×1 h空冷的正火处理和860 ℃×1 h水淬+(580, 610, 640)×1 h回火的调质处理。结果表明:含碳量较高的3.5Ni钢热轧态强度低塑性高,但－100 ℃冲击吸收能量低,经正火处理后试验钢的整体性能降低,而调质处理后强度和低温冲击吸收能量均明显提升,塑性略有降低;含碳量较低的3.5Ni钢热轧态已经具有优异的拉伸性能和低温冲击性能,经热处理后拉伸性能和低温韧性没有得到明显提升。     

硼对高强度低碳贝氏体钢组织和性能的影响

采用多功能材料试验机和光学显微镜分析了硼对高强度低碳贝氏体钢组织和性能的影响.结果表明,在其它条件基本一致的前提下,加入0.005%硼元素对提高低碳贝氏体钢的综合力学性能非常有效.其中轧制后直接油淬至室温的钢板,含硼钢的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为687 MPa、891 MPa及21.3%,比不含硼钢分别高71 MPa、137 MPa和1.3%.硼元素对试验钢的回火工艺及回火处理后的力学性能也有显著影响,不同温度回火的含硼钢的综合力学性能均优于不含硼钢,且对于含超微量合金元素硼的钢,在600 ℃回火较为适宜;而对于不含硼的钢,在650℃回火更合适.微观组织观察表明,轧制及不同温度回火处理后,试验钢均由准多边形铁素体、粒状贝氏体、板条状贝氏体及极少量的针状铁素体组成,含硼钢与不含硼钢中各种组织所占的比例有很大不同;钢中加入0.005%硼对获得细小的微观组织极为有效.     

P92钢高温断裂韧性的试验

文中以P92耐热钢为研究对象,研究了不同尺寸的开侧槽和不开侧槽的紧凑拉伸试样在630 °C下的断裂韧性,得到了相应的的阻力曲线及断裂韧度J_Q. P92钢在高温下为典型的韧性断裂机制. 基于三维有限元计算对侧槽的拘束效应进行表征,结果表明,侧槽可明显提高试样的拘束水平,试样尺寸越小,J阻力曲线差异越明显. 随载荷增大,非侧槽试样的拘束变化更明显,开侧槽将导致试样阻力曲线不同. 试样尺寸及结构的改变,对韧性材料的阻力曲线影响较大,而对断裂韧度值影响较小. 试样开侧槽之后裂纹扩展更平齐,可优化断裂韧性试验过程.     

Understanding the factors controlling the interfacial failure strength of advanced high-strength steel resistance spot welds: hardness vs. fracture toughness

The failure of advanced high-strength steels’ spot welds is a critical issue for automotive crashworthiness. This paper deals with understanding the underlying factors of the tensile-shear strength of automotive steels’ resistance spot welds during interfacial failure. It was found that the ratio of the fracture toughness to the hardness of the fusion zone is the critical factor governing the interfacial failure mechanism: ductile shear failure (controlled by the fusion zone hardness) vs. cleavage crack propagation (controlled by the fracture toughness). This clarification could pave the way for more accurate modelling of interfacial failure of advanced steel resistance spot welds and shed light on the design of proper post-weld heat treatment for improving the weld mechanical performance.