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加载速度对低合金钢缺口试样解理断裂临界事件的影响

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甘肃工业大学学报 2003年第1期29卷 6-10页

作者：任学冲王国珍曹睿陈剑虹甘肃工业大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050

通过对低合金钢 (WCF 6 2 )在 - 10 0℃不同加载速度下的缺口试样四点弯曲 (4PB)实验及对断口和截剖金相试样的观察 ,研究了加载速度对低合金钢缺口试样解理断裂临界事件的影响 .结果表明 :加载速度从 30mm min增加到 5 0 0mm min时 ,... 详细信息

通过对低合金钢 (WCF 6 2 )在 - 10 0℃不同加载速度下的缺口试样四点弯曲 (4PB)实验及对断口和截剖金相试样的观察 ,研究了加载速度对低合金钢缺口试样解理断裂临界事件的影响 .结果表明 :加载速度从 30mm min增加到 5 0 0mm min时 ,解理断裂的临界事件由晶粒尺寸裂纹的扩展控制到扩展和起裂的混合控制再转变为起裂控制 ,其根本原因是材料的屈服应力σy 随加载速度的增加而升高 .

关键词：缺口试样解理断裂临界事件加载速度缺口韧性低合金钢

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韧脆转变临界事件的探讨

甘肃科技 2005年第9期21卷 88-90,110页

作者：陈航杨莉兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

通过对裂纹COD试样和缺口试样在韧脆转变温度下断裂韧性的测试,宏微观断口和力学参数的测量,结合断口、金相观察分析,对裂纹试样和缺口试样解理断裂临界事件和韧-脆转变机理进行了研究。结果表明:在缺口试件中,临界事件是铁素体尺寸的... 详细信息

通过对裂纹COD试样和缺口试样在韧脆转变温度下断裂韧性的测试,宏微观断口和力学参数的测量,结合断口、金相观察分析,对裂纹试样和缺口试样解理断裂临界事件和韧-脆转变机理进行了研究。结果表明:在缺口试件中,临界事件是铁素体尺寸的微裂纹扩展进入周围的基体中。在裂纹试样中,临界事件发生转变同缺口试样具有相同的临界事件,造成了纤维裂纹扩展到最终解理断裂。

关键词：断裂机理临界事件纤维裂纹韧-脆转变

Q345R钢韧脆转变过渡区内临界事件的观察研究

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化工机械 2017年第1期44卷 22-25页

作者：雒旭亮李连春董亚军马元学叶海兰州兰石能源装备工程研究院有限公司

通过三点弯曲COD卸载试验对Q345R钢3种显微组织在韧脆转变过渡区内的临界事件进行了研究:裂纹尖端首先是弹性张开,随后逐渐钝化,继而新裂纹产生,然后钝化,这个过程重复,直至最后断裂;当卸载温度为-70℃时,裂纹从碳化物起裂,此时临界事... 详细信息

通过三点弯曲COD卸载试验对Q345R钢3种显微组织在韧脆转变过渡区内的临界事件进行了研究:裂纹尖端首先是弹性张开,随后逐渐钝化,继而新裂纹产生,然后钝化,这个过程重复,直至最后断裂;当卸载温度为-70℃时,裂纹从碳化物起裂,此时临界事件是第二相质点裂纹扩展入母体晶粒的控制;当卸载温度为-90℃时,可明显看到是从铁素体晶粒边界起裂,然后沿着碳化物的方向扩展,此时临界事件是裂纹从铁素体晶粒边界起裂沿着碳化物扩展入母体铁素体晶粒的控制。

关键词： Q345R钢卸载试验韧脆转变临界事件

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临界事件技术简介

工业安全与环保 1991年第11期 40-40页

作者：付井兴承德钢铁厂

为了在事故发生前辨识处于临界状态下的人的不安全行为及物的不安全状态,并及时整改,第二次世界大战期间出现了临界事件技术,人们应用它来分析军用飞机事故,找出事故发生的原因。随着安全管理技术的发展,临界事件技术已越来越得到广泛... 详细信息

为了在事故发生前辨识处于临界状态下的人的不安全行为及物的不安全状态,并及时整改,第二次世界大战期间出现了临界事件技术,人们应用它来分析军用飞机事故,找出事故发生的原因。随着安全管理技术的发展,临界事件技术已越来越得到广泛的应用。临界事件技术包括两个步骤:发现人的不安全行为及物的不安全状态,制定相应的措施进行整改。方法是选择一个小组,该小组的人应能注意到隐患的严重程度,让他们

关键词：不安全行为事故临界事件

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焊缝金属解理断裂微观机理

金属学报 2017年第11期53卷 1427-1444页

作者：陈剑虹曹睿兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050

本文为低合金高强钢的解理断裂提出了一个新的理论框架:解理断裂不仅决定下平台的冲击韧性,而且对过渡温度区的韧性也起决定性的作用,因为在这个温度区间韧性取决于先前产生的塑性裂纹扩展的长度,而解理断裂终止了塑性裂纹的扩展,从而... 详细信息

本文为低合金高强钢的解理断裂提出了一个新的理论框架:解理断裂不仅决定下平台的冲击韧性,而且对过渡温度区的韧性也起决定性的作用,因为在这个温度区间韧性取决于先前产生的塑性裂纹扩展的长度,而解理断裂终止了塑性裂纹的扩展,从而决定其长度。解理断裂包含3个不间断的阶段:(1)裂纹在第二相颗粒起裂成核;(2)第二相裂纹穿过第二相颗粒和晶粒边界扩展;(3)晶粒裂纹穿过晶粒边界扩展进入相邻晶粒。本理论框架对整个过程进行了诠释:解理断裂的临界事件是在裂纹形成过程中提供最大困难的阶段,它控制了解理断裂过程,并确认了最薄弱的微观组分及其临界尺寸,这个尺寸决定了微观解理断裂应力sf。在断裂过程研究中最为重要的就是揭示各种条件下断裂的临界事件。提出引发解理断裂的3个准则:(1)裂纹起裂成核准则;(2)防止裂纹核钝化准则;(3)裂纹扩展准则。并由这3个准则形成了一个活性区,在活性区中应力和应变的综合作用可以引发解理断裂,这个活性区被用来建立断裂的统计模型。本研究利用这个新的理论框架进行了8%Ni钢焊缝的实例研究,以说明实验研究的结果。

关键词：解理断裂断裂过程临界事件断裂准则

不同热输入下F460钢焊接粗晶热影响区韧脆转变的内在机理

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材料工程 2016年第8期44卷 70-76页

作者：李静曹睿毛高军刘东升陈剑虹兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 江苏省(沙钢)钢铁研究院江苏张家港215625

使用Gleeble 3800热模拟试验机模拟F460钢单道次焊接条件下焊接粗晶热影响区的热循环过程,通过光镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析热影响区的显微组织、确定临界事件,通过ABAQUS软件计算临界解理断裂应力σf,进而系统分析不同焊接热输入E下韧... 详细信息

使用Gleeble 3800热模拟试验机模拟F460钢单道次焊接条件下焊接粗晶热影响区的热循环过程,通过光镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析热影响区的显微组织、确定临界事件,通过ABAQUS软件计算临界解理断裂应力σf,进而系统分析不同焊接热输入E下韧脆转变温度变化的内在机理。结果表明:随着E的提高,焊接粗晶热影响区显微组织依次为少量板条马氏体和大量细密的板条贝氏体,板条贝氏体较多的板条/粒状贝氏体,粒状贝氏体较多的板条/粒状贝氏体,粗大的粒状贝氏体。原始奥氏体晶粒、贝氏体团的最大尺寸随着E的提高而变大。在完全解理断裂的冲击断口上,寻找停留在缺口尖端附近的残留裂纹,通过对比残留裂纹长度、原始奥氏体晶粒大小、贝氏体团尺寸,发现不同E下解理断裂的临界事件尺寸都是贝氏体团大小,而临界事件尺寸越小,韧脆转变温度越低。此外,通过有限元模拟缺口尖端的应力分布得到σf,σf越大冲击韧度越好,随着E的提高σf降低,故进一步说明随着E的提高韧脆转变温度Tk上升的内在机理。

关键词： F460钢焊接粗晶热影响区韧脆转变临界事件解理断裂应力

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不同金属材料的组织与力学性能研究

不同金属材料的组织与力学性能研究

作者：王哲兰州理工大学

学位级别：硕士

980MPa低碳贝氏体高强钢具有高的抗拉强度、高韧性和高的裂纹扩展阻力,是理想的低温结构材料。对于这种高强钢,传统的焊缝金属已不能满足焊接接头韧性的要求,焊缝金属成为焊接接头的薄弱环节。新型的贝氏体焊接材料可形成具有高强度高... 详细信息

980MPa低碳贝氏体高强钢具有高的抗拉强度、高韧性和高的裂纹扩展阻力,是理想的低温结构材料。对于这种高强钢,传统的焊缝金属已不能满足焊接接头韧性的要求,焊缝金属成为焊接接头的薄弱环节。新型的贝氏体焊接材料可形成具有高强度高韧性的贝氏体组织的焊缝。因此,本文主要针对母材及焊缝金属组织的冲击韧性展开研究。本研究中的材料为980MPa高强钢焊接接头的母材BM及六种不同工艺的焊缝金属DM4-1、DM4-5、M10、T100、T5-20、T5-21。在韧性断裂和解理断裂物理模型的理论基础之上,采用圆棒拉伸实验和缺口冲击试验对材料的宏观力学性能进行评价,采用SEM、EDX、XRD、TEM、EBSD等手段对材料的组织进行表征,进而得到组织与缺口韧性的关系。研究结果表明：由于熔池在凝固时存在较小的成分过冷,焊缝的一次组织为胞状晶和胞状树枝晶,两侧焊道存在明显的层状偏析,中心焊道由于受两侧焊道热处理和部分重熔的作用,层状偏析减轻。层状偏析区的胞状晶比中心焊缝区的胞状晶尺寸小。通过能谱分析表明,焊缝T100一次组织中胞状枝晶的晶界处存在明显的成分偏析,其Si、Ni、Mn含量明显高于胞状枝晶内部。DM4-1和DM4-5中Ni和Mn含量少,在凝固时成分过冷较小,因而形成胞状晶,M100、T100、T5-20和T5-21中的Ni和Mn含量高,成分过冷较大,易形成胞状树枝晶。通过对母材显微组织及焊缝的二次组织分析表明,母材BM显微组织为板条贝氏体组织,有少量的块状铁素体分布其间,奥氏体晶界不可见。焊缝DM4-1显微组织为针状铁素体和板条贝氏体的混合组织,奥氏体晶界清晰可见,M100、T100和T5-21显微组织为贝氏体组织,奥氏体晶界不可见。母材及焊缝缺口根部组织中贝氏体层团尺寸的大小关系是DM100>DT100>DDM4-1>DT5-21>D母村BM。母材及焊缝的硬度大小关系为：HDM4-1

关键词：低碳贝氏体高强钢组织焊缝金属缺口冲击韧性临界事件

加载速率对不同组织合金钢缺口试样断裂行为的影响

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加载速率对不同组织合金钢缺口试样断裂行为的影响

作者：任学冲兰州理工大学

学位级别：硕士

本文对一种低合金高强钢(WCF62)通过热处理获得了粗、细两种不同晶粒度的组织。对两种钢组织在1-500mm/min的加载速率范围内和-100℃温度下进行不同加载速率下的拉伸实验，测量了两种钢组织在不同应变率下的拉伸力学性能。对两种组织的... 详细信息

本文对一种低合金高强钢(WCF62)通过热处理获得了粗、细两种不同晶粒度的组织。对两种钢组织在1-500mm/min的加载速率范围内和-100℃温度下进行不同加载速率下的拉伸实验，测量了两种钢组织在不同应变率下的拉伸力学性能。对两种组织的单缺口和双缺口试样在-100℃温度下进行了1-500mm/min的加载速率范围内不同加载速率下的四点弯曲(4PB)实验和三点弯曲冲击实验(v=2000，4700mm/s)，通过实验观察和参数测量，并结合不同加载速率下缺口前端的应力、应变和应变率分布的有限元(FEM)计算，对加载速率对不同组织缺口试样断裂行为的影响进行了研究。结果表明：无论粗晶还是细晶材料缺口试样，当加载速率增加时，断裂模式从延性断裂转变为延—脆转变断裂进而变为从缺口根部直接起裂为特征的全脆性解理断裂，其解理断裂的临界事件也由珠光体和铁素体尺寸的裂纹扩展控制为主变为扩展与形核的混合控制进而变为形核控制。细晶试样发生转变的加载速率高于粗晶试样，解理断裂应力σ、缺口韧性与断裂模式和临界事件相关，在延—脆转变断裂模式和扩展控制的临界事件下，解理断裂应力σ和缺口韧性较高。在全脆性解理断裂模式及形核控制的临界事件下，σ和缺口韧性低。在断裂模式和临界事件一定的条件下断裂应力σ基本不随加载速率v变化，缺口韧性随v的增加而降低。在两种断裂模式和临界事件下，细晶试样的解理断裂应力σ和起裂应变ε均高于粗晶试样;在相同的加载速率下，细晶试样的缺口韧性高于粗晶试样。当解理断裂的临界事件为形核控制时，随加载速率的增加临界起裂应变ε有减小的趋势。对两种组织的断裂模式、临界事件、断裂应力、缺口韧性随加载速率变化的机理进行了分析。

关键词：断裂加载速率晶粒应变率临界事件缺口韧性有限元应力应变断裂模式

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低合金钢韧脆转变断裂机理研究

低合金钢韧脆转变断裂机理研究

作者：方修洋兰州理工大学

学位级别：硕士

本文对三种微观组织（细晶细碳化物、细晶粗碳化物、粗晶粗碳化物）的16MnR钢预裂纹试样在韧脆转变下平台温度区间的解理断裂进行了研究。通过断口观察及细观临界参数值的测量;不同低温下的冲击试验;不同低温、不同卸载载荷下的三点弯... 详细信息

本文对三种微观组织（细晶细碳化物、细晶粗碳化物、粗晶粗碳化物）的16MnR钢预裂纹试样在韧脆转变下平台温度区间的解理断裂进行了研究。通过断口观察及细观临界参数值的测量;不同低温下的冲击试验;不同低温、不同卸载载荷下的三点弯曲系列卸载试样预裂纹尖端的残留裂纹观察;有限元模拟裂尖前端的应力、应变和三向应力度分布以及结合Smith公式进行理论计算分析由位错堆积作用产生的σL一项的作用等系列工作,得出以下主要结论:（1）通过对16MnR钢不同组织的材料进行不同低温下（-99℃~ 20℃）冲击韧度的研究,发现对每一种组织材料,对不同温度,其动态屈服强度随温度的降低而升高,冲击功随温度的降低而减小。这说明随温度的降低,材料的韧度减小、脆性增大。对相同温度下,细晶细碳化物组织比细晶粗碳化物和粗晶粗碳化物组织的韧脆转变温度低,同一温度下的冲击韧度好,抗脆断能力强,且碳化物尺寸对韧脆转变温度和断裂韧性值的影响要比晶粒尺寸显著的多。（2）通过不同低温下的三点弯曲系列卸载试验及四点弯曲试验,可以发现,在韧脆转变下平台末尾的过渡区温度区间内（?110 60℃）:在较高的温度区间（-70℃附近）,解理断裂的临界事件是铁素体晶粒尺寸裂纹扩展进入相邻的第二个铁素体晶粒,在这个过程中,裂纹扩展需克服第一个铁素体晶粒的阻力,进入相邻的第二个铁素体晶粒;在较低的温度区间（-110℃附近）,解理断裂的临界事件是碳化物裂纹扩展进入相邻的铁素体晶粒,在这个过程中,裂纹扩展需克服碳化物与铁素体晶粒之间的界面阻力。（3）通过有限元计算分析得出,韧脆转变下平台温度区间可以分为三个不同的区域,不同区域的临界事件不同,在低温区（-150130℃）临界事件是碳化物裂纹的起裂,因而临界应变就成为控制解理断裂的主要参数。(起裂控制,只要满足ε≥ε即可);在较低温度（-13090℃）的过渡区,临界事件是碳化物裂纹扩展进入母体晶粒,在这个过程中加工硬化对引发解理断裂起着重要的作用;在韧脆转变下平台较高的温度区间,临界事件仍是第二相质点裂纹扩展进入母体晶粒控制,然而在这个过程中,在预裂纹尖端必须产生一个塑性裂纹,使预裂纹尖端最大法向应力增加,且最大应力更靠近预裂纹尖端,从而补偿屈服应力的下降。同时还得出,由位错堆积作用产生的法向应力σL项对碳化物裂纹扩展进入母体晶粒起着重要的作用,随着载荷及有效裂纹形核粒子处的应变的增加,由加工硬化作用产生的σL项增加,这不仅补偿了σ的不足,同时进一步的增加整个法向应力σ值的大小而引发最终的解理断裂。

关键词：韧脆转变断裂韧性临界事件有限元加工硬化