贝/马复相钢超高周疲劳行为及非夹杂起裂机理研究
发布时间：2024-12-21 08:48
如何进一步提升高强度钢的超高周疲劳(VHCF)性能以更好地满足构件长寿命化安全服役的需要是近年来钢铁材料工作者面临的新挑战。本论文在自然科学基金项目“贝/马复相高强钢超高周疲劳行为及非夹杂起裂机理的研究”支持下,探究了提升系列贝氏体/马氏体(B/M)复相钢的超高周疲劳性能的方法,实验分析了B/M复相高强钢的超高周疲劳裂纹萌生机理,尤其是内部非夹杂起裂的裂纹萌生微观机理;同时研究了铌微合金化及淬火-配分(Q&P)热处理工艺对贝/马复相钢微观组织及强韧性的影响。本论文设计并制备了4种不同化学成分的B/M复相钢,采用电渣重熔等纯净化处理,Nb-微合金化处理和先进的热处理(Q&P、BQ&T)工艺,降低钢中最大夹杂物尺寸,细化了钢的组织,增加了纳米级膜状残留奥氏体的含量,最终得到10多种不同组织类型的高强钢,然后分别对其进行超声波疲劳试验。通过实验发现,Nb-微合金化钢和经Q&P工艺处理的钢轨钢的疲强比(疲劳强度/抗拉强度)均达到0.55,高于目前文献报道的其他高强钢。同时,本文分析了各因素对高强钢超高周疲劳强度提升的机制。研究发现,在超高周次疲劳加载过程中,相比其...
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 材料的疲劳研究
1.3 超高周疲劳的研究现状
1.3.1 超高周疲劳的主要特征
1.3.2 超高周疲劳失效机理研究
1.4 钢铁材料的超高周疲劳
1.4.1 夹杂物对超高周疲劳的影响
1.4.2 超高周疲劳起裂机理的研究
1.5 贝氏体高强钢的疲劳研究
1.5.1 贝氏体高强钢
1.5.2 贝氏体钢疲劳研究
1.6 本文的研究思路与内容
第2章 实验材料和方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法
2.2.1 超声波疲劳实验
2.2.2 微观组织观察及残留奥氏体的测量
2.2.3 常规力学性能检测
2.2.4 疲劳裂纹扩展速率试验
2.2.5 CCT曲线测定
2.2.6 EBSD样品制备
2.2.7 夹杂物等级评定
第3章 Mn-Si-Cr系B/M复相钢组织调控与性能
3.1 Nb-微合金化对B/M复相钢组织与性能的影响
3.1.1 Nb对B/M复相钢相变温度的影响
3.1.2 Nb-微合金化B/M复相钢组织和性能
3.2 淬火-分配（Q&P）工艺在B/M复相钢中的应用
3.3 钢轨钢的组织与性能
3.3.1 钢轨钢的相变特征
3.3.2 不同热处理工艺下钢轨钢的力学性能和显微组织
3.3.3 钢轨钢的相变热力学分析
3.3.4 显微组织的表征
3.4 本章小结
第4章B/M复相钢超高周疲劳性能提升及其机理
4.1 纯净化对提高超高周疲劳性能的作用
4.2 Nb-微合金化对超高周疲劳性能的影响
4.2.1 Nb-微合金化钢的超高周疲劳性能
4.2.2 Nb的作用
4.3 微观组织对超高周疲劳性能的影响
4.3.1 不同组织形态的 3
4.3.2 铌微合金化钢组织因素对疲劳性能的影响
4.4 残留奥氏体对超高周疲劳性能的影响
4.4.1 BQ&P钢的疲劳性能
4.4.2 BQ&P钢的疲劳断口
4.4.3 残留奥氏体对超高周疲劳性能的影响
4.4.4 贝/马复相高强钢临界夹杂物尺寸的分析
4.5 本章小结
第5章B/M复相钢超高周疲劳起裂机理
5.1 超高周疲劳非夹杂起裂机理
5.1.1 非夹杂起裂断口形貌
5.1.2 非夹杂起裂的GBF区
5.1.3 非夹杂起裂的裂纹形核过程
5.2 非夹杂起裂模型
5.3 夹杂物起裂的研究
5.4 竞争机制
5.5 本章小结
第6章B/M高强钢疲劳裂纹扩展行为及机理
6.1 钢轨钢的裂纹扩展行为
6.1.1 裂纹扩展速率与疲劳门槛值
6.1.2 裂纹扩展路径
6.1.3 疲劳扩展区形貌
6.2 Nb对裂纹扩展行为的影响
6.3 本章小结
第7章 全文结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
个人简历
发表的学术论文
本文编号：4018728
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【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 材料的疲劳研究
1.3 超高周疲劳的研究现状
1.3.1 超高周疲劳的主要特征
1.3.2 超高周疲劳失效机理研究
1.4 钢铁材料的超高周疲劳
1.4.1 夹杂物对超高周疲劳的影响
1.4.2 超高周疲劳起裂机理的研究
1.5 贝氏体高强钢的疲劳研究
1.5.1 贝氏体高强钢
1.5.2 贝氏体钢疲劳研究
1.6 本文的研究思路与内容
第2章 实验材料和方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法
2.2.1 超声波疲劳实验
2.2.2 微观组织观察及残留奥氏体的测量
2.2.3 常规力学性能检测
2.2.4 疲劳裂纹扩展速率试验
2.2.5 CCT曲线测定
2.2.6 EBSD样品制备
2.2.7 夹杂物等级评定
第3章 Mn-Si-Cr系B/M复相钢组织调控与性能
3.1 Nb-微合金化对B/M复相钢组织与性能的影响
3.1.1 Nb对B/M复相钢相变温度的影响
3.1.2 Nb-微合金化B/M复相钢组织和性能
3.2 淬火-分配（Q&P）工艺在B/M复相钢中的应用
3.3 钢轨钢的组织与性能
3.3.1 钢轨钢的相变特征
3.3.2 不同热处理工艺下钢轨钢的力学性能和显微组织
3.3.3 钢轨钢的相变热力学分析
3.3.4 显微组织的表征
3.4 本章小结
第4章B/M复相钢超高周疲劳性能提升及其机理
4.1 纯净化对提高超高周疲劳性能的作用
4.2 Nb-微合金化对超高周疲劳性能的影响
4.2.1 Nb-微合金化钢的超高周疲劳性能
4.2.2 Nb的作用
4.3 微观组织对超高周疲劳性能的影响
4.3.1 不同组织形态的 3
4.3.2 铌微合金化钢组织因素对疲劳性能的影响
4.4 残留奥氏体对超高周疲劳性能的影响
4.4.1 BQ&P钢的疲劳性能
4.4.2 BQ&P钢的疲劳断口
4.4.3 残留奥氏体对超高周疲劳性能的影响
4.4.4 贝/马复相高强钢临界夹杂物尺寸的分析
4.5 本章小结
第5章B/M复相钢超高周疲劳起裂机理
5.1 超高周疲劳非夹杂起裂机理
5.1.1 非夹杂起裂断口形貌
5.1.2 非夹杂起裂的GBF区
5.1.3 非夹杂起裂的裂纹形核过程
5.2 非夹杂起裂模型
5.3 夹杂物起裂的研究
5.4 竞争机制
5.5 本章小结
第6章B/M高强钢疲劳裂纹扩展行为及机理
6.1 钢轨钢的裂纹扩展行为
6.1.1 裂纹扩展速率与疲劳门槛值
6.1.2 裂纹扩展路径
6.1.3 疲劳扩展区形貌
6.2 Nb对裂纹扩展行为的影响
6.3 本章小结
第7章 全文结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
个人简历
发表的学术论文
本文编号：4018728
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