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。

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 。

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．

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。

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 。

表面加工对30CrMnSiNi2A钢疲劳性能的影响

对 30CrMnSiNi2A钢采用粗磨削、精磨削、振动光饰、振动强化和喷丸强化等不同的表面加工方式获得了不同的表面状态 ,研究了不同表面加工条件下的表面粗糙度、表面残余应力对其疲劳性能的影响。结果表明 ,30CrMnSiNi2A钢的疲劳性能对表面状态敏感 ,其中喷丸强化可使疲劳寿命在相同的应力 (90 0MPa)条件下由粗磨削的 3 16× 10 3循环周次提高到 3 31× 10

电子束局部热处理对30CrMnSiNi2A钢接头组织和断裂性能的影响

一般电子束焊接接头在焊后都需要进行真空或炉中整体热处理 ,以改善接头的组织和性能。电子束局部热处理是一种新型的热处理方式 ,具有精确度高、灵活性好、效率高、节省能源和提高生产率的优点。因此探讨该热处理方式对电子束焊接接头组织、力学性能和断裂韧性的影响规律 ,具有十分重要的实际意义。本文结合金相组织分析 ,对 30CrMnSiNi2A钢电子束焊接后焊态、焊后炉内整体热处理和电子束局部热处理三种焊接接头不同区域的力学性能和断裂韧性进行了探索性试验研究。试验结果表明 ,电子束局部热处理能够在一定程度上改善焊接接头的组织和断裂性能 ,特别是能够明显改善焊缝的断裂韧性 ,但还不能完全替代整体热处理 。

应力比对30CrMnSiNi2A钢P-da/dN-Δk曲线影响研究

在介绍30CrMnSiNi2A 钢的力学性能和试验条件基础上,根据金属材料疲劳裂纹扩展的统计分析方法,求出了其P-a-N 和P-da/dN-k 曲线,并对不同应力比条件下的试验数据进行了分析和比较,探讨了中值da/dN-Δk曲线和99.9%可靠度da/dN-Δk 曲线的变化规律,研究结果表明,P-da/dN-Δk 曲线与应力比有很强的相关性,随着应力比增强,裂纹扩展速率增加。当可靠度要求增加时,这种趋势更明显。

双真空熔炼(VIM+VAR)30CrMnSiNi2A钢屈服强度的影响因素分析

对影响双真空(VIM+VAR)熔炼30CrMnSiNi2A钢屈服强度(σ0.2)的因素进行了分析。结果表明,C,Si对该钢σ0.2影响较大,为了确保σ0.2满足技术规范的要求,C,Si含量宜控制在上限;在规定200～300℃回火温度范围内,较高的温度回火对提高σ0.2有利。

焊后热处理对30CrMnSiNi2A钢电子束焊接件疲劳行为的影响

电子束局部热处理是一种新型的热处理方式 ,探讨其对电子束焊接接头组织和疲劳性能的影响规律具有十分重要的实际意义。文中采用CT(紧凑拉伸 )试样 ,对 30CrMnSiNi2A钢电子束焊接后焊态、焊后炉内整体热处理和电子束局部热处理三种焊接接头焊缝与母材的疲劳裂纹扩展速率进行试验研究 ;并测定上述两个部位的门槛值。结合金相组织分析 ,讨论焊后热处理对接头疲劳行为的影响。试验结果表明 ,电子束局部热处理和整体热处理都能够在一定程度上改善焊接接头的组织和近门槛值处抗疲劳裂纹扩展的能力。由于电子束局部热处理具有方便、省时、节省能源和提高生产率的优点 。

海洋大气环境与拉伸疲劳载荷耦合作用下30CrMnSiNi2A钢的腐蚀损伤行为

目的研究海洋大气环境与拉伸疲劳载荷耦合作用对30CrMnSiNi2A钢腐蚀损伤行为的影响。方法在湿热海洋大气环境万宁试验站户外环境,首次采用海洋大气环境-拉、压、弯载荷耦合试验设备对30CrMnSiNi2A钢开展海洋大气环境-拉伸疲劳载荷耦合试验,利用金相显微镜、耦合试验设备和扫描电镜,探讨海洋大气环境腐蚀与拉伸疲劳载荷耦合作用对30CrMnSiNi2A钢的腐蚀形貌、腐蚀产物、拉伸性能及断口形貌的影响。结果30CrMnSiNi2A钢静态暴露试验和耦合试验的腐蚀特征均为点蚀,静态暴露试验1 a和耦合试验35 d的最大腐蚀深度分别为95μm和54μm。静态暴露试验1 a,30CrMnSiNi2A钢的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别下降6.6%、6.5%、31.0%;耦合试验35 d,30CrMnSiNi2A钢的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别下降11.0%、11.4%、34.5%。断口形貌结果显示,30CrMnSiNi2A钢耦合试验的裂纹源附近扩展区为准解理形貌,存在细小二次裂纹,裂纹以疲劳源为中心,向芯部不断扩展,形成了具有方向性的腐蚀疲劳损伤。结论海洋大气环境腐蚀与拉伸疲劳载荷的耦合作用可以加速30CrMnSiNi2A钢拉伸性能的下降,与静态暴露试验相比,耦合试验的加速倍率约为静态暴露试验的10倍。

海洋大气中30CrMnSiNi2A钢接触腐蚀疲劳性能研究

为了研究海洋大气环境下30CrMnSiNiA钢的接触腐蚀性能,将磷化后喷涂漆层的30CrMnSiNi2A钢在海南和青岛进行大气暴露试验,利用疲劳寿命均值、安全寿命、概率统计t检验、表面腐蚀形貌和断口形貌观察,研究不同连接状态的30CrMnSiNiA钢的腐蚀特征和表面防护效果.研究结果表明:磷化后涂漆的30CrMnSiNiA钢暴晒于海南和青岛,腐蚀都很轻微,海南试样比青岛试样的腐蚀较严重;海洋大气腐蚀对磷化后涂漆的30CrMnSiNiA钢的疲劳寿命无影响;磷化层和漆层可有效防止30CrMnSiNiA钢的大气腐蚀和接触腐蚀.

30CrMnSiNi2A超高强度钢孔挤压强化残余应力场的模拟

利用有限元软件ANSYS建立了30CrMnSiNi2A超高强度钢孔挤压强化残余应力场的三维有限元模型,分别模拟分析了不同孔径、过盈量、厚度和孔边距比下30CrMnSiNi2A超高强度钢构件孔挤压强化的三维残余应力场分布.模拟结果表明,残余应力沿厚度在中层和出口处随着孔径的增大而增大,且残余拉应力的增加幅度也大;随着过盈量的增大,残余压应力增大,但达到一定程度后过盈量的增量所引起的有利残余压应力的增量减小;随着厚度的增加,残余压应力在入口表面的孔周处先减小后增大;孔边距的减小,对残余压应力影响较小,而对残余拉应力的影响很大.

30CrMnSiNi2A和GC4(40CrMnSiMoVA)钢裂纹扩展性能比较分析研究

在分析30CrMnSiNi2A和GC4力学性能的基础上,在相同裂纹长度条件下,对两种材料的裂纹扩展寿命和裂纹扩展速率的统计特性进行了统计研究。经比较分析后认为,由于30CrMnSiNi2A钢的裂纹扩展速率较慢,故裂纹扩展寿命较长,但由于其分散性较大,在裂纹长度较大时,99.9%的安全寿命尽管仍比GC4钢大,但两者已很接近。

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条,应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性,分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响,测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明:采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性;预热温度增加,抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材,对试验温度不敏感,断口为韧性断口;焊接接头拉伸试样断裂于焊缝,强度远低于母材。

30CrMnSiNi2A钢螺钉断裂分析

固体火箭发动机燃烧室壳体进行水压爆破试验,未到规定的破坏压强时,喷管固定螺钉即发生断裂。通过断口宏微观观察、金相组织检查、硬度检测、氢含量测定及改进措施验证,确定了螺钉断裂性质和原因。结果表明:螺钉的断裂性质为氢致脆性断裂,断裂原因并非由于氢含量过高,主要是由于螺钉材料的抗拉强度偏高,增大了螺钉的氢脆敏感性。将螺钉的热处理规范由常规热处理改为等温淬火工艺后,螺钉的氢致脆性断裂得到了有效预防。

30CrMnSiNi2A钢与TC18钛合金表面处理前后的接触腐蚀性能

为了弄清30CrMnSiNi2A钢与TC18钛合金表面处理前后的接触腐蚀性能,对2种材料作了不同的表面处理,研究了其偶接电偶腐蚀的敏感性和表面防护效果;对低腐蚀敏感性的偶对不同的连接状态作了模拟海洋大气的盐雾加速腐蚀,测量了30CrMnSiNi2A钢的疲劳寿命,总结了优良的防护措施。结果表明:30CrMnSiNi2A钢与TC18钛合金直接接触腐蚀严重,电偶腐蚀敏感性为D级;30CrMnSiNi2A钢磷化与TC18钛合金阳极氧化后的偶对腐蚀敏感性降低至B级;30CrMnSiNi2A钢磷化涂漆后与TC18阳极氧化偶对的腐蚀敏感性仍为B级,但其电偶电流进一步降低,30CrMnSiNi2A钢(磷化后涂漆)与TC18(阳极化)之间无论是否胶结连接形成偶对时,盐雾腐蚀对30CrMnSiNi2A钢的疲劳寿命没有显著影响。30CrMnSiNi2A钢表面磷化后涂漆是防止接触腐蚀的有效措施。