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。

高强度30CrNiMnMoB钢的脆性断裂机理

利用示波冲击试验,对高强度30CrNiMnMoB 钢的脆断机理进行了研究。根据示波冲击的载荷—挠度曲线可得出 P_f—T和 P_(gy)—T曲线,由此计算出材料的本征性能——微观解理断裂应力(σ_f~*)。由 Griffith 断裂公式σ_f~*=[4E(γ_s+γ_p)/π(1-v^2)x]^(1/2),讨论控制裂纹失稳扩展的微观组织因素。结果表明,试验钢的σ_f~*随强度升高而增大,控制高强度钢裂纹失稳扩展的微观因素是马氏体板条束。

不同微观组织高强度管线钢冲击韧性的研究

采用示波冲击试验方法研究了具有不同微观组织高强度管线钢的夏比冲击性能。据该试验的位移—载荷曲线 ,描述了其断裂能量吸收特征、微观组织中脆性相的存在特点 。

高强度管线钢焊接接头韧性参数CVN的神经网络预测系统

使用VC++6.0建立了多层BP人工神经网络模型预测高强度管线钢焊接接头韧性参数夏比冲击(CVN)值。根据现场X70管线钢焊接参数,选择平均线能量、壁厚、预热温度、焊接位置和取样位置作为模型输入量,建立了节点数为14的一个隐层,激活函数为Sigmoid型的接头韧性参数CVN预测程序。194组样本数据均来自现场焊接数据,随机选取150组样本作为训练样本,其余44组样本作为预测结果的检验样本。分析了神经网络结构对预测结果的影响。预测值误差在20%以内的样本占测试样本数的77%。结果表明,在高强度管线钢焊接中,基于ANN(artificial neural network)的CVN预测方法可为合理选择焊接工艺参数提供一种有效途径。

HQ785C钢示波冲击特性的缺口效应研究

采用示波冲击试验方法，研究了ＨＱ７８５Ｃ钢的夏比Ｖ型缺口、线切割缺口和预疲劳裂纹３种类型试样在冲击断裂过程中各部分能量与温度的关系。分析了各部分能量随温度变化的规律。试验结果表明，预疲劳裂纹试样的脆性转变温度比线切割缺口试样和夏比Ｖ型缺口试样分别提高约２０℃和４０℃。

亚温淬火工艺对低碳低合金高强钢组织及性能的影响

对低合金高强钢分别进行淬火+回火(QT)热处理和淬火+两相区的亚温淬火+回火(QLT)三段式热处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)方法等观察分析其显微组织形貌、组成相和大角度晶界的密度分布,并测试其力学性能。结果表明:相比于QT工艺,低合金高强钢在QLT工艺后,强度虽稍有下降,但低温冲击韧性显著提高,而且屈强比降低,表现出良好的综合力学性能。在发生奥氏体逆转变以及两相区等温过程中,亚温淬火工艺细化新生成的奥氏体晶粒尺寸、增加大角度晶界密度,使有效晶粒尺寸明显减小,残留奥氏体的含量明显增加。

高频机械冲击处理的焊接接头疲劳强度评定

目的研究结构应力法和缺口应力法评估经高频机械冲击处理的高强度钢焊接接头疲劳强度。方法在名义应力法相关的研究基础上,采用结构应力法和缺口应力法,分析四种常见焊接接头经高频机械冲击焊后处理的疲劳测试数据,通过统计分析得出各评估应力系统下合适的特征强度FAT值。将统计结果分别与各种焊接接头的疲劳测试数据对比,分析其FAT值的适用性。结果分别在结构应力系统和缺口应力系统下导出了特征疲劳强度推荐FAT值。它们采用随材料屈服强度变化的FAT等级和m=5的S-N斜率指数,且与各种接头的疲劳数据符合较好。结论经高频机械冲击处理后,钢材的焊接接头疲劳强度对材料屈服强度有明显的统计差异,需要采用随材料屈服强度变化的FAT等级。采用文中分析得出的结果,可以在不失安全的情况下,充分利用高强度钢材经高频机械冲击焊后处理的优异特性。

运用仪器化冲击试验评价低合金高强钢的冲击性能

基于仪器化冲击试验所记录的冲击载荷-位移曲线,定量分析了含钛铌镍低合金高强钢在-70℃冲击断裂瞬时的能量分布特征。结果表明:冲击吸收能量可以分为止裂能量及裂纹扩展能量两部分;910℃正火保温时间对该低合金高强钢的止裂能量影响较小,而对其裂纹扩展能量的影响显著。同时,通过显微分析手段分析了该低合金高强钢强韧化性能的微观机理。

焊接热输入对高性能桥梁钢接头组织和性能的影响

高性能桥梁钢是建造高性能铁路桥梁的关键材料,焊接是实现高性能桥梁钢性能优势的关键工艺过程。影响接头质量的诸多因素中,焊接热输入不仅关系到焊接效率,而且影响接头组织和力学性能,是决定接头质量的关键参数。以500 MPa级耐候桥梁钢为对象,综合利用金相分析、准静态拉伸、示波冲击、显微硬度等材料组织和性能测试手段,重点研究了焊接热输入对接头微观组织及其演化规律的影响,分析了焊接热输入对接头力学性能的影响。结果表明:采用埋弧焊加工时,在30~80 kJ/cm范围内,提高焊接热输入将导致接头抗拉强度和屈服强度下降,大幅降低其冲击韧性,接头脆性明显增大。500 MPa强度等级桥梁钢焊接热输入宜控制在50 kJ/cm以下,优选为不超过30 kJ/cm,以保证接头具有良好的综合力学性能同时兼顾较高的生产效率。

冲击荷载作用下钢-高强混凝土界面裂纹动态扩展行为研究

对于钢-高强混凝土组合结构,钢和高强混凝土的界面性能是决定二者共同工作机制的关键。为此,针对冲击荷载作用下带剪力钉的钢-高强混凝土界面动态力学性能展开试验和理论研究,利用分离式霍普金森压杆系统对应力波作用下的组合试件进行试验研究,并采用试验数值法得到组合试件裂纹尖端的复应力强度因子。研究结果表明:(1)冲击荷载作用下双材料直切横半圆盘弯曲(BNSCB)试件在剪力钉处不仅容易应力集中,而且对界面裂纹的扩展具有一定程度的抑制作用。(2)在使用三维模型求解试件的应力强度因子时,取试件界面裂纹尖端的断裂参数K_(1)、K_(2)沿厚度方向的平均值作为BNSCB试件参数K_(1)、K_(2)的数值解。(3)BNSCB试件界面裂纹扩展的最大速度和平均速度均随着高强混凝土强度的增大而增大。(4)随着高强混凝土强度的增大,BNSCB试件K 1值将增大。

显微组织对贝氏体高强度钢冲击性能的影响

对比两组冲击吸收能量差别较大的贝氏体高强钢试样,采用光学显微镜、扫描电子显微镜SEM结合电子背散射衍射（ EBSD）分析了显微结构对钢的冲击性能的影响。结果表明,钢基体中存在尺寸在3-6μm的（ Ti,Nb）（ N,C）析出物导致脆断断裂。冲击吸收能量偏低试样在厚度的1/4和1/2处平均有效晶粒尺寸都明显大于冲击吸收能量较高试样,会导致材料的冲击性能降低。同时冲击吸收能量偏低试样的小角度晶界所占比例明显偏高,而在断裂过程中不能有效阻止裂纹扩展,因此也会导致钢的冲击性能降低。