300M钢腐蚀疲劳小裂纹扩展特性及其超载效应

在３．５％ＮａＣｌ溶液（ＳＷ）、蒸馏水和空气三种环境,两种应力比和四种应力水平的实验条件下对３００Ｍ（４０ＣｒＭｎＳｉＮｉＭｏＶ）钢腐蚀疲劳（ＣＦ）时长裂纹扩展（ＬＣＧ）和小裂纹扩展（ＳＣＧ）特性的影响进行了研究．对不同应力水平下,周期超载对３００Ｍ钢在空气与ＳＷ中的ＬＣＧ和ＳＣＧ特性的影响进行了对比研究．结果表明,晶界等微观障碍对小裂纹扩展的阻滞作用是高强钢小裂纹现象的本质原因．施加腐蚀环境,超载或提高应力水平均有利于小裂纹越过微观障碍．虽然超载显著降低长裂纹的裂纹扩展速率,但对小裂纹扩展则既可能引起迟滞效应,也可能引起加速效应．氢在晶界聚集,导致晶界脆化,可能是造成本文环境因素与力学因素对小裂纹扩展影响的一个主要原因．     

16Mng钢短裂纹腐蚀低频疲劳的断裂力学特性

应用弹塑性断裂力学和△Ｊ参数，研究了１６Ｍｎｇ钢短裂纹的纯机械疲劳和氢蚀疲劳特性。并用ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（△Ｊ）＾ｎ计算了裂纹的扩展速度和门槛值。用金相法考察了裂纹扩展途径。结果表明，氢的渗入降低了裂纹扩展的门槛值，加速了裂纹的扩展速度。     

稀土元素La对300M钢疲劳性能的影响

采用力学性能测试、疲劳断口形貌及裂纹源非金属夹杂物扫描电镜分析等方法,研究了稀土元素La对300M钢常规力学及高周疲劳性能的影响,以及稀土La对300M钢非金属夹杂物形态及尺寸的改性作用。结果表明:添加0.006%(质量分数)的稀土La对300M钢的常规力学性能影响较小,却显著提高300M钢的高周疲劳性能;300M钢加入稀土La后,其疲劳极限σ_-1由867 MPa提高至940 MPa;添加稀土La改性后的钢中夹杂物尺寸变大,并转变为含S、O的稀土夹杂物,其硬度、弹性模量、膨胀系数与钢基体更接近,有效减小了夹杂处的应力集中,有利于提高钢的高周疲劳性能。     

加载波形对X65钢腐蚀疲劳裂纹萌生及扩展的影响

采用疲劳实验研究了不同加载波形下X65钢在空气和海水中的疲劳行为。结合SEM结果,对疲劳断口和次生裂纹进行了观察。结果表明,在空气和海水中,正锯齿波加载下X65钢的疲劳寿命最大,三角波次之,正弦波最短。与在空气中相比,X65钢在海水中的疲劳寿命显著降低。正弦波与三角波加载时应力上升时间较短,有利于位错开动,加快裂纹萌生。其中正弦波在σ_max的保载时间最长,有利于位错滑移形成,疲劳裂纹扩展速度最快。在海水环境中,Cl^-促进了X65钢表面点蚀萌生,成为腐蚀疲劳裂纹源。当裂纹形成后,电解质进入裂纹间隙,在交变应力作用下裂纹反复张开与闭合,导致裂纹快速扩展。在海水中,当加载波形为正锯齿波时,X65钢的腐蚀疲劳裂纹的扩展机制为阳极溶解,而当加载波形为正弦波和三角波时,X65钢的腐蚀疲劳的扩展机制均为氢脆+阳极溶解混合机制,其中加载正弦波时腐蚀疲劳开裂敏感性最大。     

硫对超高强度钢300M高周疲劳性能的影响

对高硫和低硫300M钢的显微组织和力学性能进行了系统研究,重点分析了硫含量对300M钢中夹杂物特征及高周疲劳寿命的影响机理。研究发现,硫含量的增加会大大降低300M钢的高周疲劳寿命。硫含量的增加会提高MnS夹杂物的析出温度及析出数量,提高试样次表层出现大尺寸MnS夹杂物的概率,大大降低高周疲劳裂纹萌生的难度,进而降低300M钢的高周疲劳寿命。     

HT60高拉力钢在人工海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展特性

对高拉力钢HT60的腐蚀疲劳裂纹扩展特性和门槛值区域特性,采用紧凑拉伸试件在人工海水中进行了实验和研究,结果表明:在空气中的da/dN与ΔK_(cff)关系可以作为在海水中的da/dN与ΔK关系的一个偏保守的预测;在高应力比的高ΔK区域,由于应力诱起溶解促进了裂纹扩展的加速;该裂纹开口应力强度因子K_(op)仅反映了裂纹表面同腐蚀生成物接触的结果,从而导致了K_(op)在裂纹尖端的偏大的估计结果。     

电镀铬对300M钢疲劳性能影响研究

对多次电镀铬的300M钢试样的疲劳性能、氢脆倾向、疲劳断口进行了测试和分析,以研究镀铬次数、镀铬层厚度对300M钢疲劳性能的影响规律。结果表明:镀铬层对300M钢的疲劳性能影响很大,在试验条件下,带镀层试样较未电镀试样的疲劳强度和相同应力条件下的疲劳寿命降低约60%,且镀层越厚疲劳寿命越低;这种影响与电镀次数无明显关系,只要执行正常的除氢工艺,重复电镀多达15次的300M钢仍未发现氢脆倾向。断口分析表明:疲劳裂纹主要起源于镀铬层或镀层与基体的界面处,疲劳性能的大幅降低主要与镀铬层本身的特性有关。     

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。     

铝合金板预腐蚀坑萌生疲劳裂纹的几何构型

由于腐蚀坑不同位置的应力状态的差异,由腐蚀坑萌生的裂纹扩展行为仅仅用应力强度因子分析无法得到准确预测。考虑裂纹闭合效应的存在,本工作对于这种裂纹的应力场进行了分析,研究了其几何尺寸在裂纹扩展过程中的变化,理论分析表明这种几何形状的变化与材料形状以及应力范围的大小关系不大。对于裂纹扩展的几何形状变化的验证性试验的试验结果与理论分析的结果吻合程度良好。     

加载频率和超载对腐蚀疲劳裂纹起始寿命的影响

研究了加载频率和超载对ＬＹ１２ＣＺ铝合金切口件在３．５％ＮａＣｌ溶液中腐蚀疲劳纹起始寿命的影响。结果表明，当加载频率ｆ≥１Ｈｚ时，频率对ＣＦＣＩ寿命无显著影响；拉伸超载显著延长铝合金ＣＦＣＩ寿命。超载延寿效应的程度取决于由超载引起的切口根部局部应变值。     

氯化物溶液中不锈钢腐蚀疲劳裂纹初始萌生的过程机理

研究了动应力（往复弯曲疲劳应力）对氯化物溶液中不锈钢点蚀敏感性的促进作用。 在固溶态３１６Ｌ不锈钢表面点蚀孔中产生了明显的非敏化态晶间腐蚀。在点蚀孔内受腐蚀晶界处孕育 产生了初态腐蚀疲劳裂纹,裂纹由沿晶转变为穿晶扩展,形成主裂纹并继续扩展直至材料失稳断裂。阐 述了在动应力和侵蚀性介质联合信息作用下ＣＦ裂纹萌生的过程机理。论述了动应力－环境介质－材料 特性在多种腐蚀类型交互作用中的贡献和相关性。     

超高纯铁素体不锈钢在3．5％NaCl中的腐蚀疲劳的裂纹萌生

本文利用三电极技术研究了超高纯铁素体不锈钢Ｆｅ－２６Ｃｒ－１Ｍｏ在３．５％ＮａＣｌ水溶液转化体系中，低周腐蚀疲劳的裂纹萌生行为．在静态点蚀电位以下，形变诱发点蚀出现，但是点蚀在本文的研究体系不是导致裂纹萌生的原因．在低应变速率下，裂纹沿晶内的驻留滑移带萌生，且沿滑移带的电化学溶解加快了裂纹萌生．在高应变速率下，裂纹在晶界萌生，且沿晶界有点蚀实验结果表明，电化学溶解加速了裂纹萌生，点蚀在此钝化体系中不是裂纹萌生的机制．应变速率影响裂纹萌生方式．     

EFFECT OF NON-PROPORTIONAL OVERLOADING ON FATIGUE CRACK GROWTH

The effect of proportional and non-proportional overloading on mode l fatigue crack growthhave been studied,and the influences of crack tip plastic zone,crack tip blunting as well ascrack closure were discussed.Proportional(model I)overloading may cause more seriouscrack growth retardation than non-proportional(mixed mode)overloading.Therefore,forestimating the fatigue life of engineering structures to simplify a real overload which may of-ten be non-proportional as a proportional one is not always safe.     

CORROSION FATIGUE CRACK INITIATION BEHAVIOR OF 316L STAINLESS STEEL IN HANK’S SOLUTION

ＣＯＲＲＯＳＩＯＮＦＡＴＩＧＵＥＣＲＡＣＫＩＮＩＴＩＡＴＩＯＮＢＥＨＡＶＩＯＲＯＦ３１６ＬＳＴＡＩＮＬＥＳＳＳＴＥＥＬＩＮＨＡＮＫ’ＳＳＯＬＵＴＩＯＮ￥Ｊ．Ｈ．Ｘｉｅ;Ｙ．Ｓ．Ｗｕ;Ｊ．Ｑ．Ｈｅ;Ｘ．Ｚ．ＹａｎｇａｎｄＲ．Ｚ．Ｚｈｕ（Ｄｅｐａｒｔｍｅ...     

植入不锈钢腐蚀疲劳过程中的晶间腐蚀

用ＳＥＭ研究了浸在Ｈａｎｋ模拟体液中的轧态３１６Ｌ和铸态３１６Ｌ和铸态３１７Ｌ不锈钢在腐蚀疲劳期间产生的间晶腐蚀。结果表明，腐蚀疲劳初始裂纹是在腐蚀晶界上孕育产生的，在疲劳应力作用下，由沿晶扩展变为穿晶扩展；晶间腐蚀不是由碳化物析出造成晶界贫Ｃｒ产生的。而是一种非敏化晶间腐蚀。     

BEHAVIOUR OF INITIATION AND GROWTH OF SHORT FATIGUE CRACKS

ＢＥＨＡＶＩＯＵＲＯＦＩＮＩＴＩＡＴＩＯＮＡＮＤＧＲＯＷＴＨＯＦＳＨＯＲＴＦＡＴＩＧＵＥＣＲＡＣＫＳＷＵＺｈｉｘｕｅ;ＸＵＨａｏ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｓｈｅｎ...     

点蚀坑的形貌与腐蚀疲劳裂纹萌生

将预产生点蚀的1Cr18Ni9Ti疲劳试样进行长期(N>1×10~6cyc.)疲劳试验。其中一些在6％FeCl_3水溶液中进行,另一些在空气中进行。用定量金相方法逐个测量点蚀坑的直径和深度。发现点蚀坑的深径比和深度都与裂纹萌生有关,且在不锈钢点蚀坑的裂纹萌生过程中力学因素起主导作用而与碳钢完全不同。通过蚀坑底部的扫描电镜观察,分别确定了不锈钢和碳钢点蚀坑中裂纹萌生的初始位置,并依此讨论了腐蚀疲劳裂纹萌生机理。     

渗碳钢在裂纹萌生前的疲劳行为SCIEI

通过拉伸-拉伸疲劳试验观测研究了渗碳钢经淬火和回火后在裂纹萌生前的疲劳行为。实验中发现:这种钢出现表层的疲劳软化与芯部的疲劳硬化共存的现象;在圆试样的渗碳层深度附近,有着一个过渡区,它将整个横截面分为向外的疲劳软化区和向内的疲劳硬化区;随外加最大循环应力和循环次数的增加,表层的疲劳软化程度和芯部的疲劳硬化程度都增加。     

FATIGUE BEHAVIOR OF CARBURIZED STEEL BEFORE CRACK INITIATION

The fatigue behavior of quenched plus tempered carburized steel before crack initiation hasbeen observed in tension-tension fatigue tests.It was found that fatigue softening and fatiguehardening coexist in this steel.A transition region near the ease depth of the steel divides thecross section of a round speeimen into two parts:the softened part outwards and the hardenedpart inwards.The degree of fatigue softening in the case and fatigue hardening in the core isincreased with the maximum applied cyclic stress and the number of cycles.