30CrMnSi2A钢飞机主梁疲劳断裂分析

用扫描电镜观察了某型飞机机翼主梁的疲劳断口 ,用疲劳条带估算了裂纹扩展寿命 ,并用 Zheng- Hirt公式估算出裂纹尖端应力强度因子范围 ,估算结果与实验测定值十分接近 ,从而为研究老龄飞机的使用寿命 。

铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为与热加工图

目的研究铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为,并建立热加工图评估出合适的热变形参数。方法在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s^(−1)条件下开展热压缩实验,分别构建应变0.2、0.4、0.6、0.8下的热加工图,结合扫描电镜对变形后的微观组织进行分析。结果30CrMnSiNi2A钢在压缩过程中真应力的变化是加工硬化和动态软化协同作用的结果;在低应变速率时(0.01、0.1 s^(−1)),流动曲线在应力值达到峰值应力(σp)后都表现出流动软化现象,而在高应变速率下流动曲线则表现出连续的加工硬化现象。结论根据变形试样的微观组织和塑性流动是否稳定,可将热加工图分为3个区:流动失稳区、不完全动态再结晶区、完全动态再结晶区,在完全动态再结晶区内的晶粒细小均匀,所以将变形温度1100~1180℃、应变速率0.01~0.5 s^(−1)确定为适合于30CrMnSiNi2A钢的加工窗口。

火箭橇滑靴用30CrMnSiNi2A钢的静、动态力学行为

30CrMnSiNi2A钢因其良好的塑性、韧性及抗冲击性能,已作为滑靴材料应用于高超声速火箭橇试验中。获得30CrMnSiNi2A钢宽温度域、宽应变速率范围内的本构模型是基于数值方法开展火箭橇刨削问题研究的必要条件。通过准静态压缩实验和动态冲击实验研究了30CrMnSiNi2A钢在25~800℃温度区间、0.0005~10000 s^(-1)应变速率范围内的静、动态力学性能,分析了应变速率和温度对30CrMnSiNi2A钢流动行为的影响,讨论了该材料的应变速率敏感性和温度敏感性,并进一步利用准静态压缩实验数据与动态冲击实验数据,建立了能够考虑应变速率和温度效应的Johnson-Cook本构模型。结果表明:30CrMnSiNi2A钢的极限抗压强度并非单一地随应变速率的变化而变化,并且应变速率对极限抗压强度的影响不大;不管是承受准静态压缩还是动态冲击,30CrMnSiNi2A钢均表现出较强的热软化效应,温度敏感系数随着温度的升高而升高;Johnson-Cook本构模型能够有效预测出不同温度、不同应变速率条件下30CrMnSiNi2A钢的真实响应行为。

淬火态30CrNi2MoVA高强度钢高速铣削参数优化研究

运用三因素三水平的正交试验方案对淬火态30CrNi2MoVA高强度钢进行高速精密铣削实验,获得了铣削参数对于铣削力的影响规律以及高速切削机理;根据各铣削力实验结果建立指数型回归模型,并对其进行显著性分析;对铣削合力线性模型进行方差分析得到铣削参数对于铣削合力变化的显著性分析结果,显著性大小依次为轴向切削深度、每齿进给量、切削速度;应用田口法与极差分析法相结合,以铣削合力进行单目标的参数优化,获得了大致相同的最优铣削参数组合;通过计算证明了田口预测方法预测值与实验值的一致性。

30CrMnSi钢CO_(2)焊接冶金缺陷形成机制研究

目的解决30CrMnSi钢焊接性差,用CO_(2)气体保护焊接时易产生裂纹、气孔等缺陷的问题。方法通过刚性拘束焊接裂纹试验模拟某型飞机后边条盒段在实际焊接过程中母材所受到的拘束,针对焊接裂纹类型及形态,确定焊接裂纹的形成机制。同时,对焊缝中的气孔进行了分析。结果接头中容易产生冷裂纹,在高应力条件下,应力集中发生在微裂纹尖端,最终在氢的影响下开裂。结论采用能量密度比较集中的TIG焊替代原来采用的CO_(2)气体保护焊有利于减少或消除气孔缺陷。可以通过优化结构设计和焊接次序,降低应力集中,来减轻焊接热作用对裂纹敏感性的影响。同时,避免在拐角处或焊接可达性差的位置施焊,可以降低气孔率。

超声冲击对30CrMnSiNi2A钢补焊接头显微组织和性能的影响

对30CrMnSiNi2A钢3次补焊接头焊趾区域进行超声冲击处理,通过组织观察、拉伸试验、硬度测试和残余应力测试等方法研究了超声冲击对补焊接头显微组织、力学性能和残余应力的影响。结果表明:超声冲击使得在距离补焊接头表面约100μm区域产生晶粒细化和塑性变形;由于超声冲击影响层的厚度与补焊件相比较小,因此超声冲击对补焊接头拉伸性能的影响不大;超声冲击使得补焊接头表面的显微硬度显著提高,这与补焊接头表面产生的晶粒细化和位错运动阻力增大有关;超声冲击可将补焊接头在多次补焊过程中累积的残余拉应力转化为残余压应力。

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的应力腐蚀特性研究

研究了在腐蚀介质为3.5wt%的NaCl溶液及恒温(35±1)℃条件下,不同初始弹性应力状态下28 mm厚30CrMnSiNi2A超高强钢电子束焊接接头及母材的应力腐蚀情况,采用电镜观察分析了接头和母材的应力腐蚀形貌及应力腐蚀开裂特征,同时计算分析了接头和母材的应力腐蚀速率。结果表明,当初始弹性应力分别为屈服强度的75%、80%和85%时,试样经过672 h的应力腐蚀后,试样表面均出现了黑色的腐蚀产物及腐蚀产物剥落现象,试样的腐蚀情况与初始施加应力水平呈一定的正相关关系。相同载荷水平条件下,接头的耐腐蚀性能要弱于母材。接头试样应力腐蚀开裂后最大的裂纹宽度分别为1.89、3.54和6.84μm;接头试样应力腐蚀速率的平均值分别为1.361、1.536和1.892mm/a。接头母材区、热影响区和焊缝区各区域的显微组织差异较小,均为回火马氏体。

30CrMnSi钢激光熔覆修复技术研究

为探讨30CrMnSi钢激光熔覆修复技术,采用激光熔覆工艺进行了试验研究。采用金相显微镜对微观组织进行表征,采用显微硬度计、拉伸试验机对性能进行测试,采用扫描电镜仪观察断口形貌。研究发现,激光熔覆后的熔覆区域分为母材区、热影响区、熔合区及熔覆区4个部分。熔覆区显微硬度相比母材提高约2.5倍,表层熔覆区硬度最高,母材硬度最低。激光熔覆后抗拉强度高于母材70 MPa,熔覆正火处理后抗拉强度高于母材110 MPa。母材试样拉伸断裂为韧性断裂,断口呈韧窝形态,熔覆后试样拉伸断裂为脆性断裂,断口呈准解理断裂。熔覆后正火热处理,提高了抗拉强度及韧性。

2205双相不锈钢与30CrMnSi焊接工艺研究

针对异种钢2205双相不锈钢与液压油缸常用材质30CrMnSi,从试验材料、异种钢焊接性、焊接工艺等方面进行探讨,分析焊接接头性能,确定合适的多层多道焊及单层单道焊焊接工艺,为2205双相不锈钢在液压支架上的应用提供了经验。

30CrMnSiNi2A钢表面激光熔覆两种高强钢粉末的对比研究

分别在30CrMnSiNi2A钢表面激光熔覆1Cr12Ni2与AM355两种高强钢粉末,制备了熔覆1Cr12Ni2试样与熔覆AM355试样,测定了两种熔覆试样的力学性能,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪观察了熔覆试样的组织与断口形貌。结果表明:两种试样的熔覆层均为马氏体组织,但熔覆AM355试样中清晰可见胞状晶组织。熔覆1Cr12Ni2试样的力学性能相对较低,抗拉强度达到1300 MPa,断后伸长率为3%,冲击韧性为27 J/cm^(2)。AM355熔覆层的合金元素含量更多,固溶强化作用更明显,此外奥氏体稳定化元素镍含量更高,奥氏体量较多,塑性与韧性较好,因此熔覆AM355试样具有好的综合力学性能,抗拉强度达到1380 MPa,断后伸长率达到5%,冲击韧性达到55 J/cm^(2)。熔覆AM355试样拉伸断口的熔覆层区域为撕裂型伸长韧窝,冲击断口的熔覆层区域为局部区域起伏的小韧窝形貌,显示出了更好的塑韧性。

30CrMnSiNi2A钢真空等温淬火工艺研究

通过对材料进行真空等温淬火和盐浴等温淬火系列对比试验,研究了等温温度对30CrMnSiNi2A钢的表观质量、金相组织和力学性能的影响,获得了30CrMnSiNi2A钢真空等温淬火的工艺参数。

多次补焊对30CrMnSiNi2A电子束焊接头力学性能的影响

研究了多次补焊对30CrMnSiNi2A超高强度钢电子束焊接头力学性能的影响。通过对不同补焊次数的焊缝接头进行分层拉伸试验和冲击试验,研究了电子束补焊技术修复焊缝的可行性。试验结果表明:随着电子束焊补焊次数的增加,试板焊接残余角变形量单调增大,补焊1次、2次和3次的角变形量分别约为2.1°,4.0°和5.5°;多次补焊对接头的抗拉强度影响较小,不同补焊次数下强度变化幅度不超过1.5%,但随着电子束焊补焊次数的增加,接头整体塑性下降,接头冲击韧性单调降低。本文结果对30CrMnSiNi2A超高强度钢结构焊接生产具有指导意义。

冷拔变形量对30CrMnSiNi2A六角材晶粒度及脱碳判定的影响

分析30CrMnSiNi2A钢冷拔六角材总脱碳不合原因,结果表明:当冷拔一次拔制变形量处于临界变形区间时,经690℃退火后冷变形区域晶粒较为粗大,影响总脱碳判定。当冷拔一次拔制变形量在21%~30%时,经热处理后冷变形区域再结晶晶粒得到细化。从而消除因变形量处于临界变形区间导致拔制退火后晶粒粗大而影响总脱碳判定准确性。通过生产实践将冷拔一次变形量控制在20%~25%,并降低退火温度到630℃,生产的S22 mm六角材总脱碳满足标准要求,且脱碳层改善效果明显。

30CrMnSiNi2A钢焊接接头热处理后的组织与性能

研究了 30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头热处理后的组织和性能。试验结果表明 ,该钢电子束焊接接头焊缝为典型的粗大针状马氏体加残余奥氏体组织 ,HAZ(热影响区 )为中温组织 ;经过 90 0℃油淬加低温回火处理后 ,焊缝和热影响区组织转变为回火马氏体和残余奥氏体。焊态下 ,由于母材的强度较低 ,此种电子束焊接接头的拉伸试验断裂部位均在母材 ;经过上述热处理 ,母材的强度有了大幅度的提高 ,焊缝的强度虽然稍有降低 ,但伸长率提高了将近 1倍 ,获得了良好的综合力学性能。但上述热处理后 ,焊缝和热影响区的冲击韧度和断裂韧度值较低 ,这主要是因为中碳马氏体中含碳量略高造成的。焊缝由于组织细小且均匀 ,与热影响区相比 。

表面完整性对30CrMnSiNi2A钢疲劳极限的影响

采用喷丸强化和振动冲击强化两种表面形变强化方法改变 30CrMnSiNi2A钢的表面完整性 ,用升降法测定了 10 7循环周次下光滑试样的疲劳极限。试验结果表明 ,振动强化使疲劳极限提高 11% ,喷丸强化使疲劳极限提高 16 %。

30CrMnSiNi2A钢在模拟油箱积水环境中的腐蚀行为研究

通过分析探讨腐蚀面积、腐蚀失重速率、模拟油箱积水中的溶解氧含量和pH值、材料表面腐蚀电位等变化,研究了30CrMnSiNi2A高强钢在模拟油箱积水环境中的腐蚀行为。研究发现:30CrMnSiNi2A高强钢在模拟油箱积水中的腐蚀可分为三个阶段:快速腐蚀阶段(0～24h),腐蚀面积小,腐蚀速率快;中速腐蚀阶段(24～168h),腐蚀面积大,腐蚀速率相对减慢;慢速腐蚀阶段(168～480h),发生全面腐蚀,腐蚀产物的大面积覆盖使得腐蚀速率缓慢。随着腐蚀的进行,模拟油箱积水中的溶解氧含量从开始的逐渐减少到保持稳定;pH值从开始的迅速增大到小幅度波动变化;腐蚀电位在整个腐蚀过程中呈指数函数递减变化。另外,电化学交流阻抗谱和Tafel极化曲线测试结果表明,30CrMnSiNi2A钢在三个特征pH值处的腐蚀速率快慢为V4.2>V4.8>V5.2。

超高强度钢30CrMnSiNi2A动态力学性能实验研究

运用SHPB实验研究超高强度钢30CrMnSiNi2A在应变率500-5000s^-1时的应力应变关系，并对典型试样进行了金相观察．实验得到30CrMnSiNi2A钢的屈服强度随着应变率的增加从1655MPa增加到1908MPa．基于试样金相和断口分析，30CrMnSiNi2A钢在高应变率冲击加载条件下产生了韧窝型沿晶断裂，导致材料宏观上表现为剪切破坏．结合准静态实验数据，确定了30CrMnSiNi2A钢的Johnson-Cook本构模型的材料参数．

超高强钢30CrMnSiNi2A冲击韧度试验研究

通过对含V型缺口试样的示波冲击试验和断口分析,研究温度对超高强钢30CrMnSiNi2A冲击韧度的影响。结果表明,实测的载荷—位移曲线上最大载荷所对应的位移随温度的降低而减小,而最大载荷随温度变化不明显;30CrMnSiNi2A的冲击韧度随温度的降低而降低,温度低于-40℃时裂纹形成功、裂纹扩展功和总功均随温度降低明显下降;随着温度的降低,断口上的空穴数量增多,体积增大,导致裂纹扩展容易,裂纹扩展功下降。

激光熔化沉积30CrNi2MoVA温度场数值模拟研究

30CrNi2MoVA钢被广泛用于军工炮管制备,由于工作环境恶劣,其零件表面易出现磨损、裂纹等损伤,常采用激光熔化沉积技术(laser melting deposition,LMD)完成表面修复工作。LMD过程中的热行为决定了材料组织演变从而影响零件的表面质量及力学性能。基于ABAQUS搭建LMD过程30CrNi2MoVA钢的温度场有限元模型。研究LMD过程中温度场的分布以及加工工艺参数对温度场的影响,分析了薄壁件沉积过程中的热历史及传热特征,并设计了相关实验验证模型的适用性。结果表明:LMD温度场沿扫描方向呈对称分布,激光功率每增大100 W,熔池最高温度增加约40℃,扫描速度则相反。随着沉积层数上升,热积累效应增大,熔池峰值温度升高,冷却速度降低。

热处理对30CrMnSiNi2A钢力学性能的影响

研究了热处理对 3 0 Cr Mn Si Ni2 A钢性能的影响。试验结果表明 :该钢的最佳热处理制度为 890℃或90 0℃保温 2 0～ 45 m in油冷 ,然后 2 60～ 3 0 0℃回火 2 .5 h。经该热处理制度处理的钢具有较好的强度和韧性配合。在 3 5 0～ 5 5 0℃温度区间回火时 ,该钢出现了明显的回火脆性。冲击韧性的降低是片状渗碳体的析出造成的。 60 0℃以上回火时马氏体边界的渗碳体开始聚集和球化 。