冷作模具钢C型环试样深冷处理的数值模拟

以自主开发的SDC99冷作模具钢C型环试样为研究对象,结合材料低温物性参数和由沸腾换热模型求解获得的沸腾换热系数,基于金属-热-力耦合理论建立了深冷处理的有限元模型,对C型环试样深冷处理进行数值模拟,研究了其温度场和组织场的演变特征。结果表明:深冷处理过程中,C型环试样缺口与中心部位的温度和冷却速率存在较大差异,尤其是冷却速率差异较大;深冷处理能有效减少残余奥氏体的含量,其体积分数由初始的15%减少到2.3%,同时马氏体的体积分数由85%提高至97.7%;深冷处理后的残余奥氏体分布不均,主要聚集在试样的缺口附近;模拟结果与XRD试验测试结果非常吻合。

C型环环向应力与加载载荷的公式推导与验证

基于任意C型环试样结构尺寸及其力学关系,建立了C型环内任意截面的力学模型,根据材料力学基本理论,推导出了其外壁和内壁任意一点环向应力与C型环试样加载位移、加载载荷之间的理论计算公式。为了验证本文推导的理论公式的正确性,建立了C型环试样的有限元计算的力学模型,当某试验要求C型环试样最大环向拉应力为650 MPa,对油管外径88.9 mm的C型环试样,通过有限元法和本文推导的理论公式对该结构工况进行计算和对比分析,得出有限元法和理论公式计算出需要施加的载荷和位移的误差分别为-1.82%和1.25%,证明推导文中推导的理论公式的正确性,为C型环硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和应力腐蚀开裂(SCC)实验加载参数的确定提供了简便的计算方法。

管线钢在近中性pH值溶液中的应力腐蚀

为研究不同强度管线钢在近中性土壤环境中的耐腐蚀性能,模拟近中性土壤环境,采用C型环试样进行浸泡试验、电化学试验(极化曲线)来研究X80和X100这2种高强度管线钢在近中性环境中的应力腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试验后的试样腐蚀形貌、产物、结构进行了分析。结果表明:在模拟近中性土壤环境下,耐点腐蚀性能X100>X80,加载应力试样<不加载应力试样; 2种材料均表现出应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,SCC敏感性X100>X80,说明随着管线钢强度的提高,SCC敏感性增大;应力腐蚀机制为阳极溶解(AD)+氢脆(HE)。