预变形对X80直缝埋弧焊管焊接接头残余应力及疲劳性能影响的模拟研究

本文采用数值模拟方法,通过预拉伸变形模拟钢管的扩径过程,分析了扩径变形对X80直缝埋弧焊钢管焊接接头残余应力分布的影响,进而分析残余应力对疲劳性能的影响。结果表明:模拟扩径拉伸变形后,因焊接热影响区的组织和性能变化及焊缝余高的作用,残余应力主要集中在焊接热影响粗晶区,其最大值出现在外焊缝焊趾的粗晶区。随变形量增加,残余应力也明显增大。当变形量由0.5%增加到4%时,外焊趾处最大残余应力由429 MPa增加到481 MPa。残余应力的增加显著降低疲劳性能,疲劳寿命最低值也出现在外焊缝焊趾处。与未变形试样的疲劳寿命相比,残余应力由429 MPa增加到481 MPa时,疲劳寿命损失率由18.0%增加到56.2%。

晶界V偏聚铁纳米多晶力学性能的分子动力学研究

采用具有50个(平均晶粒直径Φ5.4 nm)、100个(平均晶粒直径Φ4.2 nm)和200个(平均晶粒直径Φ3 nm)晶粒的Fe多晶体模型,运用分子动力学方法计算分析了晶界V偏聚对不同平均晶粒直径Fe多晶体变形行为的影响。模型选取的V元素的偏聚量分别占Fe多晶体晶界上Fe原子数的1%、5%和10%,模拟计算了温度、平均晶粒直径与晶界V偏聚量对Fe多晶体模型拉伸与剪切行为的影响。结果表明,当晶界中不含有偏聚元素V时,Fe多晶体的抗拉强度和抗剪强度随着温度的升高明显降低。在低温(10 K)与常温(300 K)条件下,当Fe多晶体的平均晶粒直径分别为Φ5.4 nm时,晶界上V偏聚量的改变对Fe多晶体的抗拉强度与抗剪强度的影响较小。当Fe多晶体的平均晶粒直径分别为Φ4.2和Φ3 nm时,在晶界上加入5%的V元素可以明显提高抗拉强度,随着晶界上V偏聚量增加到10%时,Fe多晶体的抗拉强度下降。在低温(10 K)条件下,晶界V元素偏聚量为5%时,平均晶粒直径为Φ4.2与Φ3 nm的Fe多晶体抗拉强度明显大于平均晶粒直径为Φ5.4 nm的Fe多晶体,当晶界V元素偏聚量增加到10%时,不同平均晶粒直径的Fe多晶体的抗拉强度趋于一致。当晶界中含有V元素且V偏聚量为5%时,在低温(10 K)条件下,晶界元素V对平均晶粒直径为Φ4.2和Φ3 nm的Fe多晶体的抗剪强度有明显的弱化作用,在常温(300 K)条件下,晶界元素V对平均晶粒直径为Φ4.2和Φ3 nm的Fe多晶体的抗剪强度有明显的强化作用。

铁素体/贝氏体双相钢循环载荷作用下变形行为的模拟研究

为了避免铁素体/贝氏体双相钢管线管在服役过程中的交变载荷作用下引起的塑性损伤,采用有限元模拟方法,建立了Chaboche随动强化模型,研究了铁素体/贝氏体双相钢在循环应变载荷作用下的变形行为。结果显示,在循环应变作用下,应变优先在铁素体中形成累积,并在铁素体、贝氏体界面集中;随应变幅的增大,应变带在铁素体中形成,而贝氏体内累积应变增加不大,两相界面应变差增大。研究表明,铁素体内应变和两相应变差的增加将降低双相钢的塑性变形能力。

原材料对高铬铸铁轧辊组织和硬度的影响

采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热膨胀等方法等研究了添加和未添加废高铬铸铁耐磨板的两支高铬铸铁轧辊的凝固组织,以及研究了添加废高铬铸铁耐磨板对轧辊经淬火和回火热处理后的组织和硬度的影响。结果表明:添加废高铬铸铁耐磨板的轧辊的共晶M7C3碳化物数量高于未添加耐磨板的轧辊,且初生奥氏体中的二次碳化物形态和数量也不同。两支轧辊凝固组织的差异会影响轧辊热处理过程中组织转变及最终的组织和硬度。未添加废高铬铸铁耐磨板轧辊的淬火组织中存在两种尺寸的碳化物;而添加高铬铸铁耐磨板轧辊的淬火组织仅存在一种尺寸碳化物,且硬度略高于未添加废高铬铸铁耐磨板轧辊。在回火过程中,两支轧辊均在450℃出现二次硬化,而且随回火时间延长和回火温度的升高,淬火组织中粗大碳化物转变为细小的碳化物,两支轧辊的碳化物尺寸趋于一致。