应力比和频率对GC-4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明,在高应力比时,ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ,且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑,导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．     

应力比和频率对低合金钢腐蚀疲劳裂纹扩展机理的影响

在理论分析裂尖局部应变、应变速率及溶解速度的基础上、实验测定了低合金钢ZG20SiMn,SM50B—Zc的腐蚀疲劳裂纹扩展速率,并随着裂纹的扩展测定了裂纹内和裂纹尖端的pH值和金属电极电位、指出降低频率和增加应力比所导致的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的增加部分主要来自于氢脆的加速作用     

高应力比下HQ－60钢焊缝的疲劳裂纹扩展速率

通过对ＨＱ－６０新钢种的试板和试样焊缝的残余应力实测得到，试样焊缝中的残余应力很小，在研究高应力比下焊缝的疲劳裂纹扩展时可忽略其影响。根据焊缝的裂纹扩展试验结果，得到了在线弹性范围内扩展速率公式。在小范围屈服区提出了一个应力强度因子修正方法，扩大该公式的应用范围，为焊接结构寿命分析提供了方便。     

不同应力比和腐蚀环境条件下X80钢疲劳裂纹扩展速率研究

在空气和不同浓度H₂S环境中对X80管线钢进行了应力比为0.1和0.3的低频腐蚀疲劳试验,以获得疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅值ΔK之间的Paris表达式,研究X80钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展速率。结果表明：腐蚀环境能加速X80钢的裂纹扩展,当H₂S浓度为100 mg/L时,含H₂S环境中裂纹扩展速率是空气中的2.9倍;随着H₂S浓度的增大,裂纹扩展速率呈指数增大;随着应力比的增大,平均应力增大,裂纹闭合效应减小,裂纹尖端完全张开,材料与腐蚀介质接触面积增大,导致裂纹扩展速率增大。     

金属材料疲劳裂纹扩展研究综述

温度、载荷频率和应力比是影响材料疲劳裂纹扩展行为的主要因素。发展相关理论和方法，正确认识影响机理，科学预测疲劳裂纹扩展行为一直是人们追求的目标。本文介绍了近几十年来在温度、载荷频率和应力比对材料疲劳裂纹扩展行为的影响机理方面的研究进展，其中对应力比的影响进行了详细的介绍，指出了常用理论的不足，对新的研究方法进行了论述。     

极化和频率对A537钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展…

利用三电极技术研究了极化和频率对Ａ５３７低合金钢在３．５％ＮａＣｌ活化体系的腐蚀疲劳的裂纹扩展行为，包括对裂纹扩展速率和断口形貌的影响。结果表明，在活化体系中，强极化条件，频率越小，裂纹扩展速率越大，在阴极保护条件下，频率对裂纹扩展速率的影响很小。     

应力比对D36钢腐蚀疲劳裂纹扩展的影响

采用三点弯曲实验研究应力比R对处于不同环境下的D36钢稳定裂纹扩展区疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明,空气中应力比对pairs区的疲劳裂纹扩展速率影响不大,然而海水环境中,在中等△K值范围内,应力比对裂纹扩展速率影响较空气中明显,且其裂纹扩展速率随着应力比的增加而增大.这种现象产生的原因是氢脆作用随着应力比的增大显著增强.通过三电极体系在f=1 Hz,R=0.1条件下分别对试件施加-400,-600,-800,-1000和-1200 mV的电极电位.结果表明,强阴极极化 (-1200 mV) 和阳极极化 (-400 mV) 在一定△K范围内会加速裂纹扩展,综合得出该条件下腐蚀疲劳的阴极保护电位为-800 mV.而应力比为0.3和0.5时施加-800 mV的电极电位对材料的保护作用减弱.     

应力比R对09CuPCrNi钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)的影响

本文根据国标GB6398-86,采用降K法分别求出在不同应力比R条件下,09CuPCrNi钢母材、焊缝和热响区(HAZ)的疲劳裂纹扩展门槛值△K_(?)的表达式,发现当应力比R达到某一值R_(?)之前,母材、焊缝和热影响区的门槛值△K_(?)随着应力比R的增大而减小;当R超过R_(?)之后,其门槛值均匀保持不变,同时还重点叙述了裂纹闭合应力强度因子K_(?)的计算方法,证实焊接接头的闭合效应高于母材金属,并对上述规律做了分析和解释.     

考虑应力比和门槛值的海水腐蚀疲劳裂纹扩展预测模型

采用自行改造的海水腐蚀疲劳试验机,研究了3 Hz频率、不同应力比R (0.1、0.3、0.5)下,海洋工程用结构钢DH36Z35在空气和人造海水中疲劳裂纹扩展动力学行为。结果表明:相同裂纹尖端应力场强度因子幅值ΔK下,空气和海水环境中都显示疲劳裂纹扩展速率随着应力比R的增加而增加的规律,在近门槛值区间1×10-7mm/cycle≤da/d N≤1×10^-6mm/cycle该现象尤其明显;在疲劳裂纹扩展速率da/d N>1×10-6mm/cycle的中速区间,空气中和海水中疲劳裂纹扩展速率出现拐点,高于该拐点海水加速裂纹扩展,低于该拐点海水抑制裂纹扩展,且应力比R越大,拐点对应裂纹扩展速率越高。依据空气和海水中不同应力比和门槛值条件下疲劳裂纹扩展速率实验结果,提出了一种修正的Walker模型,可通过空气中疲劳裂纹扩展速率预测不同应力比下海水环境中疲劳裂纹扩展速率。     

EFFECTS OF STRESS RATIO AND FREQUENCY ON CORROSION FATIGUE CRACK GROWTH MECHANISM IN LOW ALLOY STEELS

Based on theoretical analysis about local strain,strain rate and dissolving rate at crack tip,the corrosion fatigue crack growth rate of steels ZG20SiMn and SM50B-Zc in fresh waterand 3.5% NaCl solution were measured experimentally,and the PH and electrode potentialwithin crack were also measured continuously along with crack propagating.It showed thatthe increase of crack growth rate,caused by both decreasing frequency and raising stressratio,was mainly accelerated by hydrogen embrittlement.     

EFFECTS OF HEAT TREATMENT AND ENVIRONMENT ON CRACK PROPAGATION RATE IN STEEL GC-4 UNDER CORROSION FATIGUE AND STRESS CORROSION

Comparative investigations were carried out of the effect of heat treatment regimes Jor steelGC-4(40CrMnSiMoVA)on its crack propagating rates,from corrosion fatigue,(da/dN)_(CF),or stress corrosion cracking,(da/dt)_(SCC),in media with various constituentsand pH values.Both(da/dN)_(CF) and(da/dt)_(SCC) accelerate with the increase of yield stressof the steel,yet the former is far less than the later.In comparison with media,the(da/dt)_(SCC) in distilled water is slightly greater than that in 3.5% NaCl solution,and the(da/dN)_(CF) in distilled water is far less than that in 3.5% NaCl solution.With the pH valueincreasing in 3.5% NaCl solution,the(da/dN)_(CF) lowers down and the(da/dt)_(SCC) speedsup.An explanation was also proposed with concept of the cyclic hardening and softening atcrack tip,as well as the crack closure and occluded cell effect.     

谱载荷下的短裂纹扩展规律及疲劳损伤的研究

本文研究了一种谱载荷作用下的短裂纹扩展规律，并对谱载荷下的疲劳损伤进行了预测与分析，实验发现；谱载荷下的单边穿透短裂纹和缺口短纹都能够在长裂纹的槛植以下以国高的速率扩展，表现出与常幅下短裂纹相似的扩展规律。     

热处理和环境对GC-4钢CF及SCC裂纹扩展的影响

本文对热处理制度、介质成分及 pH值三种影响因素对GC-4(40CrMnSiMoVA)钢的腐蚀疲劳(CF)裂纹扩展速率(da/dN)_(CF)与应力腐蚀开裂(SCC)裂纹扩展速率(da/dt)_(SCC)的影响进行了对比研究。结果表明,这些因素对(da/dN)_(CF) 和(da/dt)_(SCC)有着不同的影响规律.(da/dN)_(CF)和(da/dt)_(SCC)均随σ_s的提高而提高,但(da/dN)_(CF)提高的幅度远小于(da/dt)_(SCC)提高的幅度.蒸馏水中的(da/dt)_(SCC)略大于3.5％NaCl溶液中的(da/dt)_(SCC),但蒸馏水中的(da/dN)_(CF)却远小于3.5％NaCl溶液中的(da/dN)_(CF).在 3.5%NaClI溶液中,随pH值增加,(da/dN)_(CF)下降,(da/dt)_(SCC)却增加.本文分别从裂尖材料的循环软化与硬化、裂纹闭合及闭塞电池效应等方面对上述现象进行了解释。     

高强度钢压剪疲劳裂纹扩展的实验研究

滚珠轴承接触点附近的高压剪应力是引起轴承疲劳破坏的原因。为获得高强度钢在压剪疲劳加载下的断裂性态,通过轴向裂纹薄壁圆筒的压剪疲劳加载试验,研究了这类材料的疲劳破坏规律。结果表明,复合疲劳加载时门槛值对压应力分量并不敏感,但对扩散速率和临界扩展角却有明显影响。裂纹扩展速率随压应力增加而提高,裂纹较快达到失稳;裂纹扩散角则随压应力增加而减小,疲劳裂纹将向有利于Ⅰ型断裂的方向扩展。这表明轴承滚道内,任何平行于压应力的缺陷、微裂纹都将是十分危险的。     

30CrMnSiNi2A高强钢的疲劳小裂纹扩展特性及寿命预测

研究了３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢在恒幅载荷下的小裂纹起始特征和裂纹扩展特性。试验结果表明，小裂纹起始于缺口表面初始缺陷（如夹杂或孔洞）处。在应力比Ｒ＝０的恒幅载荷下，未显示小裂纹效应：在Ｒ＝－１的恒幅载荷下，则显示出小裂纹效应的存在。利用裂纹闭合模型和微观结构缺陷作为初始裂纹尺寸的方法预测了小裂纹扩展速率和疲劳全寿命，预测值与实验值符合良好。     

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.     

残余压应力场中疲劳短裂纹扩展模型及实验

结合实验讨论了残余应力对裂纹扩展作用的模型及其存在的问题。指出用公式△Ｋｅｆｆ＝（Ｋｍａｘ＋λＫｒ）－Ｋｏｐ中较准确地计算出残余压应力场中裂纹的扩展速率。残余压应力既使裂纹闭合力提高，又使最大应力强度因子降低，两者均使裂纹扩展驱动力△Ｋｅｆｆ减少，因而降低了裂纹的扩展速率。