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。

30CrMnSiNi2A管材补焊件疲劳失效行为模拟

为了探究补焊次数对30CrMnSiNi2A管材焊接接头疲劳寿命的影响,运用有限元模拟软件Ansys Workbench以及疲劳分析软件Ansys nCodeDesign Life,基于焊接件实际形状尺寸建立管材补焊试件模型,并对其疲劳寿命进行了模拟计算。结果表明,补焊热影响区的力学性能随着补焊次数的增加而下降,疲劳寿命也随之降低;应力、应变集中主要出现在补焊热影响区,除第一次补焊外,其余补焊次数下的焊件疲劳失效起始位置均在补焊热影响区。

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钢起落架激光熔覆修复失效机理

【目的】通过对30CrMnSiNi2A钢起落架激光熔覆修复后表面镀Cr、除氢处理开裂现象进行分析,研究了其失效机理。【方法】利用体视镜、扫描电镜、能谱分析及金相组织分析对失效件的外观、断口宏微观组织形貌观察,同时对比检测了基体及熔覆区硬度和熔覆区氢含量。【结果】结果表明,外筒熔覆层形态均匀、材料致密,近内壁的断面微观棱线非常明显,低倍呈羽毛状,高倍呈解理断裂特征;靠近外壁的断面低倍呈颗粒状,高倍以沿晶断裂特征为主、穿晶解理断裂为辅,晶粒表面可见典型的鸡爪痕特征,且整个断面上未见明显污染物。外筒由内向外的径向硬度梯度呈现先下降再升高,逐渐稳定的趋势,且氢含量波动较大,最高达到4×10^(−6)。【结论】外筒修复区的裂纹为氢致脆性裂纹,氢致脆性裂纹主要与内壁熔覆区在电镀过程中氢脆敏感性大有关。

某30CrMnSiNi2A肩轴热处理质量控制

对某30CrMnSiNi2A肩轴零件的热处理工艺进行分析,采取真空油冷淬火代替以往的硝盐等温淬火,并结合生产中出现的问题,针对性的采取改进措施。通过热处理前增加去应力回火、淬火油温加热到50~90℃和不搅拌冷却,减少了肩轴的热处理变形;采用压力可控的压力机,明确了对变形肩轴的热校规范,避免了反复校正;通过在肩轴零件上切取硬度测量试样,避免因肩轴尺寸过大引起的操作不当导致硬度测量值不准确的问题,确保了肩轴零件热处理质量的稳定性。

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 %。

腐蚀对30CrMnSiNi2A钢结构疲劳寿命的影响

采用周期浸润加速腐蚀试验与疲劳试验相结合的方法,研究了腐蚀及腐蚀与疲劳交替作用对某型飞机30CrMnSiN i2A机翼主梁疲劳寿命的影响。结果表明,腐蚀环境的影响会引起30CrMnSiN i2A高强度结构钢的疲劳寿命明显降低。与未腐蚀状态相比,预腐蚀5、10、15天后,某型飞机机翼主梁模拟件的平均疲劳寿命分别下降了17.3%、20.5%、33.2%;而在腐蚀与疲劳交替作用下,其平均疲劳寿命下降了22.8%。在给定的腐蚀环境和疲劳载荷谱作用下,平均疲劳寿命N50随预腐蚀时间t的变化可以用N50=1044.541-219.978t描述。

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 。

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。

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 。

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。

化学成分对30CrMnSiNi2A钢力学性能的影响

研究了化学成分对30CrMnSiNi2A钢力学性能的影响。试验结果表明:随着碳含量的增加,该钢的强度提高、塑性和韧性降低;钢中硅含量的增加使钢的强度有所提高,塑性略有降低,韧性未降低;钢中锰含量的增加使钢的强度略有下降,但对韧性没有损害;加入一定量的钼对钢的强度和塑性影响不大,但改善了钢的韧性。

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 。

喷丸对30CrMnSiNi2A合金钢表层组织性能的影响及其微观机理

使用气动式喷丸设备制备了30CrMnSiNi2A合金钢喷丸强化处理试样,并对试样表层的组织性能进行了综合分析。采用扫描电镜和透射电镜观察了试样表层的显微组织结构,利用纳米压痕仪和X射线应力仪测试了喷丸处理和未处理试样表层纳米显微硬度和残余应力沿厚度方向的分布。结果表明:未处理试样的组织主要为板条马氏体、少量的下贝氏体、孪晶及残余奥氏体,喷丸处理在试样表面形成了厚度约为30μm的致密塑性变形层,该层内晶粒平均直径约为46 nm,纳米显微硬度值达到6.8 GPa,加工硬化量提高了4.9%;同时,喷丸处理在试样表面引入了深度约为280μm的残余压应力层,最大值为-1050 MPa。最后,分析了喷丸处理晶粒细化机制及其对材料加工硬化和残余应力的影响。

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。

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。