TEMPERATURE DEPENDENCE OF FRACTURE TOUGHNESS OR YIELD STRENGTH OF LOW CARBON STEEL

材料的断裂韧性和对温度的依赖关系是工程断裂分析中的一个重要问题.本文分析断裂韧性和屈服强度对温度的依赖关系的相似性,并从裂纹顶端塑性功耗探讨两者之间的关系,还讨论了从屈服强度的温度依赖性推知某些材料断裂韧性的温度依赖性的可能性.     

等温淬火高硅铸钢的断裂韧性

研究了在不同等温淬火温度热处理后高硅铸钢的显微组织与残余奥氏体量和材料断裂韧性间的关系.结果表明,在实验的等温淬火温度范围内,随着等温温度的提高,高硅铸钢中残余奥氏体的量逐渐增加,残余奥氏体含碳量随等温温度的变化也有同样的规律.高硅铸钢的断裂韧性随着等温淬火温度的提高而增加,在360—385℃范围内等温时,断裂韧性达到一个最大值(63MPa·m~(1/2)),然后下降.当高硅铸钢的残余奥氏体量在30%—35%之间时可以获得较高的断裂韧性.     

EFFECT OF AUSTENITIZING TEMPERATURE ON THE MICROSTRUCTURE AND FRACTURE TOUGHNESS OF A MEDIUM CARBON CrMnMo STEEL

本文研究了高温淬火0.5％C-CrMnMo钢高温回大状态的组织和强韧性。在高温回大状态下,这种钢可以通过适当提高淬火温度增加淬火组织中板条马氏体数量的方法,显著改善钢的断裂韧度K_(IC),并获得以塑性断裂为主的断裂特点。但是淬火温度过高,在板条马氏体边界会形成明显数量的残留奥氏体薄膜。这种残留奥氏体在500℃回火时,将促进渗碳体沿马氏体边界的连续分布,大大损害钢的断裂韧度,并使钢在断裂时表现出一定的晶间断裂倾向。延长500℃的回火时间,可以通过碳化物的球化和消除片状马氏体内的孪晶亚结构进一步改善钢的K_(Ic),提高断裂过程中塑性断裂的比例。同时,本文讨论了碳化物尺寸变化对裂纹扩展方式的影响。 试验分析表明,由于淬火温度改变而造成的K_(Ic)变化,可用Hahn-Rosenfield关系很好地表示出来。     

回火温度对42CrMo钢冲击韧性的影响

以核电站环形起重机用42CrMo耐热钢为研究对象,分析了显做组织中碳化物形貌和分布随回火温度的变化及其对冲击韧性的影响.结果表明,42CrMo钢经水淬后在500—650℃区间回火,显微组织均为回火索氏体.随回火温度上升,-12℃冲击功先增加后减小;经500和530℃回火后,片状碳化物不均匀分布于原马氏体板条界上,冲击功分别为26和44 J;600℃回火后碳化物呈颗粒状弥散分布,冲击功达到峰值104 J;600℃以上回火,颗粒状碳化物明显粗化,冲击功下降.碳化物的形貌和分布是影响42CrMo钢冲击性能的关键因素.     

预应变对16MnR钢断裂韧性的影响SCIEI

本文实验发现预应变对16MnR钢的断裂韧性具有显著的影响,断裂过程中裂尖区域材料的组织结构发生了变化,裂纹在二次珠光体组织上扩展。16MnR钢断裂韧性的大小取决于碳原子的扩散及二次珠光体组织生成的难易程度。     

焊接热输入量对15MnVN钢热影响区断裂韧性的影响

采用COD 试验方法测定了15MnVN 钢多道焊四种热输入量焊接热影响区的断裂韧性。详细观察并测定了其微观组织、晶粒尺寸和不同组织的比例。结果表明,热输入量大,增大了热影响区粗晶区的晶粒尺寸,而由后续焊遭热循环作用产生的细晶区面积则减少,从而提高了转变温度。本文分析了多道焊热影响区脆化的原因和热输入量对脆化程度的影响,提出了板厚56mm 的这种合金钢的合适的焊接热输入量。     

固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性及微观组织的影响

研究了在1083—1483K温度范围内，固溶温度对超纯净18Ni(350)马氏体时效钢断裂韧性(KIC)的影响．通过透射电镜(TEM)研究了马氏体时效钢微观组织的变化，结合相变曲线和断口扫描电镜(SEM)观察，探讨了固溶温度对断裂韧性的影响机理．结果表明：超纯净马氏体时效钢的断裂韧性(KIC)随着固溶温度的升高或再结晶晶粒尺寸的长大而增加，不存在常见的Ti(C，N)在晶界偏聚而引起的“热脆”现象．固溶态马氏体时效钢由单一的马氏体板条组成，其形貌、间距以及位错密度不受固溶温度的影响．在时效过程中，随着固溶温度的升高或再结晶晶粒的粗化，Ni3(Mo，Ti)等时效析出相在晶界或板条界的偏聚程度逐渐加重并导致基体软化，合金元素Ni，Mo的富集诱发了逆转变奥氏体形成．这使裂纹尖端易于钝化而表现出韧窝状穿晶断裂和保持较高的断裂韧性．     

屈强比对高强钢断裂韧性的影响

通过控制组织形态，对化学尬发相同，屈强比不同的两种钢材进行三点弯曲ＣＴＯＤ试验，并利用三维有限元法分析裂纹法端的应力应变分布。结果表明，高屈强比的材料，由于裂纹尖端应力水平高，脆性启裂ＣＴＯＤ值δｃ明显低于低屈强比的材料；而对有延性裂纹扩展的ＣＴＯＤ临界值δｕ和δｍ，高屈强比的材料同于低屈强比双相钢，这是因为低屈强比材料内部存在微观组织非均质，有应变集中所致。     

电磁搅拌对管线钢埋弧焊熔敷金属低温韧性的影响

研究了电磁搅拌对管线钢埋弧焊熔敷金属低温韧性的影响。结果表明：电磁搅拌使０．２－０．６μｍ的夹杂物数量增加,促进了奥氏体晶粒内针状铁素体的生成和细化。使晶内铁素体含量由８５．１％提高到９１．７％,抑制了晶界铁素体和侧板条铁素体的形成,使熔敷金属的低温冲击性明显提高。     

TWIP钢不同温度变形的力学性能变化规律及机理研究

通过控温拉伸实验分析了在298,373,473和673 K温度下变形时,TWIP钢(Fe-25Mn-3Si-3Al)力学性能和显微组织的变化规律.结果表明,TWIP钢的强度和延伸率均随温度的升高而降低.通过热力学公式对不同温度下TWIP钢层错能Γ的估算可以推断,温度T≥673 K时,Γ≥76 mJ/m2,滑移为TWIP钢主要的变形机制;298 K≤T≤373 K时,21 mJ/m2≤Γ≤34 mJ/m2,孪生为TWIP钢主要的变形方式,此时产生"TWIP"效应,可获得较高的加工硬化速率,从而获得高强度及高塑性.     

厚度与分层耦合效应对X60管线钢断裂韧性的影响

通过对厚度分别为3,6,9,12和15mm的CT试样的断裂韧性实验和微观断口分析,研究了X60高韧性管线钢的断裂韧性和裂纹扩展阻力曲线的厚度与分层裂纹耦合效应,结果表明,分层裂纹与厚度方向的离面应力存在约束互相作用,厚度增加,分层开裂加剧,局部有效厚度并未增加,导致断裂过程中裂纹端部的一三维应力约束总是近平面应力的低约束状态,表观断裂韧性不随厚度变化,在有分层裂纹出现时,无法靠增加试样厚度获得材料的平面应变断裂韧性,由于分层与厚度的耦合作用与裂纹扩展方向与厚度方向的相对方位密切相关,应用穿透裂纹的表观断裂韧性数据进行管道结构的安全评定并不完全可靠,研究还表明,塑 性区修正的有效应力强度因子与弹塑性J积分参量在失稳扩展前保持良好的等效性。     

回火温度对Mn系低碳贝氏体钢的低温韧性的影响

研究了回火温度对Mn系低碳贝氏体钢(LCMB)组织及低温冲击韧性的影响.显微组织分析表明,LCMB钢的轧态组织以贝氏体板条为主,经460℃回火2 h后,部分贝氏体板条开始粗化,经600℃回火2 h后,出现准多边形铁素体组织,并观察到少量铁素体再结晶现象.对力学性能的测试结果表明,LCMB钢板经460℃回火2 h后达到最佳的强韧性配合,屈服强度保持在725 MPa,-40℃Charpy冲击功A_(KV)为146 J.冲击断口呈现明显的韧性断裂形貌,韧脆转变温度由轧态的-18℃降低至-48℃.EBSD和TEM分析表明,低温韧性的改善是由于在同火过程中贝氏体板条的同复引起的大角度晶界比例增加及有效晶粒尺寸降低造成的.     

切口断裂韧性与裂纹断裂韧性之间关系的探讨

由裂纹顶端应变开裂判据ε_(max)=ε_c可知,裂纹体、切口体和光滑体的开裂判据应是一致的,故三种试样所测得的断裂韧性之间必有内在联系,本文通过对广义缺口顶端应变场的理论分析和实验研究,运用松弛滑移的概念,得到裂纹和切口张开位移δ之表达式。同时,在探讨裂纹当量曲率半径ρ_f物理本质的基础上,得到ρ_f与材料中的夹杂物或第二相质点的平均间距λ大致相等的经验关系。从而得到切口断裂韧性与裂纹断裂韧性之间的换算关系:((δ_c)_f)/(δ_c)_n=((δ_(pc))_f)/((δ_(pc))_n)=((δ_(ec)~*)_f)/((δ_(ec)~*)_n)=(ρ_f/ρ_n)~(1/2)=(λ/ρ_n)~(1/2)并通过实验进行了初步验证.     

加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响

通过实验和有限元(FEM)计算研究了加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响. 结果表明, 该钢的解理断裂机理及相应测得的细观解理断裂应力σ_f和宏观解理断裂应力σ_F不随加载速率、缺口几何和加载方式发生变化. 不同缺口几何和加载方式试样的缺口韧性随加载速率的变化可以通过判据 σ_yymax≧σ_F预测. σ_yymax为缺口前的最大正应力, 可通过有限元计算得到. σ_F可作为一个工程缺口韧性参数用于含缺口类缺陷的结构完整性评定中.钢的σ_F值可用Griffiths--Owen缺口试样在一个温度和加载速率下获得.     

热输入对WEL—TEN780A高强钢焊接热影响区断裂性能和组织的影响

研究了焊接热输入对ＷＥＬ－ＴＥＮ７８０Ａ高强度钢热影响区断裂性能的影响。结果表明,通过控制焊接热输入可以获得理想的焊接热影响区断裂性能。     

全层片组织TiAl基合金的室温断裂及断裂韧性

采用标准试样，测试了全层片组织Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ（质量分数，％，下同）合金的室温断裂韧性（以下简称断裂韧性）。在ＳＥＭ、ＴＥＭ下原位观察了板状和薄膜状合金试样中裂纹产生及扩展的动态过程。发现试样的断裂韧性因层片板条取向的不同而呈现各向异性，α２相层片板条对裂纹的扩展具有阻碍作用并使裂尖发生钝化。基于以上原因，使得层片板条取向呈现随机性的合金试样具有高的室温断裂韧性。     

新型高强高韧钢G99的超精细场研究

用Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ谱学对新型高强度韧钢Ｇ９９在不同温度回火后的超精细场变化进行了研究。用透射电镜和电子衍射分析了合金碳化物的析出。结果表明,Ｇ９９钢中超精细场分布、碳化物和奥氏体量都随着回火温度和升高而变化,主要是由于在回火过程中回火马氏体内Ｆｅ－Ｃｏ,Ｆｅ－Ｎｉ近邻增多,Ｆｅ－Ｃｒ,Ｆｅ－Ｍｏ近邻减少,渗碳体的溶解与合金碳化物的析出以及残余奥氏体转变与逆转奥氏体的产生所致。合金碳化物的弥散     

CORRELATION BETWEEN NUMERAL FRACTURE CHAR-ACTERISTICS AND FRACTURE TOUGHNESS OF MEDIUM-CARBON CrNiMo STEEL

对中碳铬镍钼钢的四种不同组织,进行了显徽组织、断裂韧度、带裂纹样品冲击韧性实验以及宏观断口和微观断口的观察。对它们之间的对应关系得到一些初步结果。在四种组织中,以600℃回火的索氏体组织样品的断裂韧度最大,在300℃左右的温度范围内出现断裂韧度最低。带裂纹的冲击值与三点弯曲断裂韧度值有一致的趋势。此外,根据不同的微观断口特征,对目前正在发展和积累数据的断口定量分析,进行了初步尝试,对断口特征值与断裂韧度之间的关系进行了一些探讨。     

低合金结构钢焊接HAZ晶粒度与组织梯度对韧性的影响

本文通过三种类型的COD 试样,较详细地研究了12Ni3CrMoV 钢焊接热影响区(HAZ)中晶粒度与组织梯度对韧性的影响。试验结果表明,韧带区组织均匀的粗晶区热模拟试样,当晶粒尺寸变化时,启裂韧性δi 值不变,但抗裂纹扩展的阻力却变化剧烈,晶粒尺寸小,实际断裂扩展路径增长,表现为扩展阻力上升,反之则下降。对于实际焊接试样,裂纹扩展阻力的大小还与裂纹尖端前缘HAZ 的组织梯度有极大关系,当出现良好的塑性变形区域时,可增大抗裂纹扩展阻力,因此,焊接接头中裂纹扩展的可能性与裂纹所处的位置及扩展方向有关。