高强度螺栓用30CrMnSiA钢的工艺氢脆

用ITHAC—11型快速定氢仪测定了30CrMnSiA钢在热处理及表面处理后氢含量的变化,确认了电镀是钢中渗氧的主要环节,氨盐镀锌后氢含量达9.14PPm。测定了镀锌、镀镉件去氢退火的温度和保温时间对氢含量的影响,提出了较为安全的去氢退火工艺。测定了不同氢含量的缺口试样延迟断裂下临界应力6_c;给出了装配条件下高强度螺栓不产生氢脆断裂的限定氢含量;确定了载荷应力水平、应力集中系数及氢含量对氢脆敏感性的影响;并对氢脆延迟断裂断口特征进行了分析。     

高强度钢37SiMnCrMOV应力腐蚀开裂及其断口形态

用表面裂纹法进行高强钢37SiMnCrMoV板材在K_2Cr_2O_7、NaNO_2、NaCl等五种水介质中的应力腐蚀开裂试验。试验结果表明,此钢在水介质中具有敏感的应力腐蚀开裂的倾向,例如在K_2Cr_2O_7水溶液中K_1scc值仅为空气中K_1c值之0.29。探讨予防裂开的措施。采用扫描电镜在断口上同时观察到沿晶和韧窝二种类型的断口形态。对此断裂机理进行了讨论。     

四种超高强度钢的氢脆敏感性

本文采用缺口拉伸和缺口持久拉伸试验测定国产28Cr3SiNiMoWVA、30Cr3SiNiMoVA,37SiMnCrMoVA和D6AC四种超高强度钢在淬火态,淬火回火态经电解渗氢和镀镉状态下的瞬时断裂强度及氢致延迟断裂的临界应力值。试验结果表明,28钢不论在淬火状态或者淬火低温回火状态,都具有突出优异的抗氢脆性能,远远超越其它三种钢。其中30钢次之,D6AC钢较次,37钢最差。淬火态以D6AC钢具有最低的抗裂性能,37钢次之。深入研究28钢之合金化和氢脆敏感性之间关系以及扩大其应用范围具有学术的和工程实际的意义。     

亚温淬火对30CrMnSiA钢氢脆与回火脆性的影响

本文采用梅氏冲击试样研究氢对30CrMnSiA钢冲击韧性的影响以及亚温淬火对该钢氢脆与回火脆性的影响。对断口进行了宏观分析,对显微组织进行了高倍金相观察。结果表明,充氢能降低钢的冲击韧性,在正常的完全淬火及高温回火之间进行一次亚温淬火不仅提高韧性,减小回火脆性倾向,而且减轻氢对钢的韧性的危害。     

氢脆快速测试仪及其检测技术的研究

OC—Ⅱ型氢脆快速测试仪是新研制的动态弯曲氢脆测试仪,测试时间仅几分钟到几十分钟,其特点快速、简便、经济。测试仪研制过程中,运用了声发射监控和断口分析的方法,深入地研究了试样裂纹的发生、扩展规律和断口的形成过程。研究证明:测试仪的推进速度对氢脆程度影响显著,当推进速度选用3mm/min时与静态弯曲一样,试样充分反映了氢致延迟断裂的特点。     

磷化处理对28Cr3SiNiMoWVA钢氢致延迟开裂的影响

本文研究了用精旋压冷变形成型后经磷化处理的高强钢28Cr_3SiNiMoWVA简体氢致延迟断裂的倾向性。磷化处理使钢中氢含量略有增加,可达2.84ppm,带磷化层时达16ppm,呈现氢致延迟开裂的现象。用片状缺口试样恒载持久拉伸试验测量其氢致延迟开裂的临界应力。实验表明,尽管自磷化简体上切割的试样含氢量较高,其氢致延迟断裂的倾向性却很小。钢的材质及旋压冷变形纤维组织是氢脆不敏感的原因。     

合金元素对铬锰硅钢回火过程和组织的影响

本文以常用的30CrMnSiA钢为例,通过分析其淬火后在不同的温度进行回火的组织变化,研究了合金元素对铬锰硅钢回火过程和组织的影响.试验研究结果表明,合金元素对钢的回火过程和组织产生影响,加宽了回火温度范围,改变了组织形态,增加了钢的回火稳定性,使钢具有良好的综合力学性能.该研究有助于铬锰硅类钢的生产制造、选择应用和制定热处理工艺.     

空气湿度和环境温度对高强度钢37SiMnCrMoV延迟断裂的影响

本文研究了37钢回火马氏体状态在0.5％K_2Cr_2o_7水溶液、潮湿空气和一个气压干燥氢三种介质中,不同环境温度下的延迟断裂特性;测定了空气相对湿度对37钢延迟断裂的影响。试验结果表明,37钢在三种介质中均有一容易发生断裂的敏感温度40℃。高于或低于这个温度,延迟断裂时间均有明显延长。不同介质对该钢延迟断裂动力学的影响不同,在水质中最快,潮湿空气中次之,一个气压干燥氢中最慢。试验结果还表明,当空气相对湿度大于70％,在载荷应力强度因子较高的条件下发生明显的应力腐蚀延迟断裂。     

固体发动机金属壳体的低应力破坏问题

在板体发动机壳体设计中,需选用强度高的材料。但随着钢的强度的提高,其抗裂纹扩展的能力(即断裂韧度)就相应降低。即使壳体上存在较小的缺陷,也可能发生低应力破坏。文章在统计分析了两种406钢制壳体发生低应力破坏情况的基础上,就强度与韧度、无损探伤、断裂韧度测试、壳体安全使用、以及应力腐蚀和氢脆等问题作了论证,探讨了提高壳体安全可靠性的途径。     

液氧增压气体阀门肩圈的裂纹理化特性分析

针对某发动机试验区的液氧供应系统增压气体阀门肩圈工作过程出现的裂纹现象,为保证气体供应正常,确立裂纹出现的主要原因,避免试车安全隐患,首先从宏观观察,对表面型貌和断面进行观察,然后对肩圈进行理化分析,从基体上确定材料成分,结合裂纹源区断口腐蚀形貌进行金相组织检查,确定裂纹腐蚀特性;对裂纹腐蚀特性进行材料成分、加工工艺、硬度进行检测,分析肩圈材料力学性能分析,并结合能谱分析、铁素体测量、残余应力分析,确定裂纹腐蚀特性根源与因素,同时结合有限元的应力分析,分析应力腐蚀的主要原因和诱导因素,研究肩圈裂纹的内在机理;在此基础上,制定使用过程的防范措施,确保使用过程的肩圈性能。     

固体火箭发动机界面脱粘裂纹分析

使用有限元法,在裂纹尖端周围布置有限奇异裂纹单元以模拟裂纹尖端附近的奇异性。针对轴对称发动机头部的界面脱粘裂纹,计算了点火内压作用下,发动机衬层/药柱、壳体/绝热层界面不同深度脱粘裂纹尖端的应力强度因子,指出应力强度因子随裂纹深度的发展规律。结果表明,当裂纹深度较小时,衬层/药柱界面处于闭合状态,应力强度因子几乎不发生变化,随着裂纹深度的增加,裂纹呈张开状态,裂纹尖端的应力强度因子不断增大;壳体/绝热层界面裂纹总是处于张开状态,且应力强度因子随裂纹深度的增加而增大。     

改善高强钢抗氢致延迟断裂性能的热处理新工艺

本文用实验证实,回火马氏体态的高强度结构钢之氢脆敏感性可以通过亚温淬火工艺得到显著改善,即在正常的淬火和低温回火之间增加一次加热到稍低于Ac_3点的(α γ)两相区淬火可以使30CrMnSiA钢氢致延迟断裂临界应力σ_c提高几倍,同时还保持原有的强度水平。     

超高强钢应力腐蚀临界应力强度K_(Iscc)提高途径的探讨

采用表面裂纹法试验证实,37SiMnCrMoV钢在现行淬火和回火两道工序之间增加一次加热到接近Ac_3点的((?) γ)相区的亚温淬火,可以在保持屈服强度不变的前题下显著地提高Kiscc值。对裂纹试样采用低于屈服应力短时予过载处理,可以极显著地提高Kiscc值。声发射检测表明,予过载处理基本不改变应力腐蚀裂纹扩展前的孕育期,却大大延长裂纹亚临界扩展的时间。由准解理和韧窝的混合断口代替了原来的沿晶断口。     

固体火箭发动机药柱表面裂纹分析

为了分析含表面裂纹的固体火箭发动机药柱在温度、燃气内压与轴向过载联合作用下的扩展情况,在固体火箭发动机的危险截面上沿危险方向预设表面裂纹。采用有限元方法,在裂纹尖端构建三维奇异裂纹元,模拟裂纹扩展,分别计算随着裂纹扩展所对应裂纹深度的应力强度因子,得到了应力强度因子随裂纹深度的变化规律。根据应力强度因子的变化规律,探讨了发动机药柱裂纹扩展的趋势。     

随机振动疲劳试验的小裂纹扩展分析方法

针对某型液体火箭发动机管路接头的随机振动疲劳试验,基于断裂力学的小裂纹理论进行了裂纹扩展寿命分析。分别从小裂纹应力强度因子计算、疲劳应变/应力谱、裂纹扩展速率曲线以及裂纹扩展计算程序等方面进行了研究。使用FRANC3D(试用版)进行三维裂纹的有限元计算,得到了管路结构表面裂纹的应力强度因子变化规律;对应变实测数据进行了雨流计数,获得了用于裂纹扩展计算的应力循环谱块,研究了疲劳试验的应变循环峰值、幅值等时域分布特征;采用Newman闭合理论对长裂纹的NASGRO裂纹扩展速率曲线进行修正,给出了试验件材料的相关参数;最后,使用一种疲劳应力谱块平均施加方法进行了裂纹扩展寿命的快速计算。通过与试验结果对比,验证了计算方法有效、可靠。     

飞机发动机喷嘴磨削裂纹分析

通过金相分析、化学成分分析及断口扫描电镜分析等手段对CrWMn材料的发动机喷嘴磨削时产生的裂纹进行了研究。结果表明:该磨削裂纹产生的主要原因是由于热处理时碳化物和残余奥氏体过多以及磨削时产生过大磨削热及应力所致。     

复合推进剂中裂纹扩展的实验研究

为了模拟固体推进剂出现的裂纹扩展,本文用圆盘状的模型来进行实验,同时还设计了一件简单装置,将它安装在标准试验机上。实验研究表明,裂纹扩展的开始是由应力强度因子的临界值决定的,其动力特性可由包括应力强度因子的平方法则和它的时间导数来描述。     

HTPB推进剂低温裂纹扩展特性试验研究

使用中间穿透型平板裂纹试件开展不同温度下Ⅰ-型裂纹扩展试验,研究了温度对HTPB推进剂裂纹扩展特性的影响。使用改进割线法计算了不同温度下推进剂的裂纹扩展速率,得到了其裂纹扩展阻力曲线,并对裂纹扩展速率与Ⅰ-型应力强度因子进行了回归分析。研究结果表明,在低温下推进剂的裂纹扩展速率比常温时要大,温度越低,裂纹开始扩展的时间越短。不同温度下推进剂的裂纹扩展速率与Ⅰ-型应力强度因子都满足幂函数关系。     

螺栓氢脆检测方法及标准分析

阐述螺栓氢脆检测适用的氢含量检测法、应力持久法和分步加载法的基本原理,对国内外相关标准的主要技术内容以及应用于螺栓氢脆检测的实施要求进行分析,并结合当前航天型号产品保证工作的客观需求,对在航天型号研制中开展螺栓氢脆检测工作提出建议.     

发动机弹性片裂纹故障分析

本文针对发动机弹性片裂纹故障现象,从故障件工况对比、断口分析等方面进行分析,与其他发动机同类件进行结构比较,并开展模拟变形强度计算等故障原因分析工作。综合分析结果得出:弹性片裂纹故障原因主要是由于为适应发动机结构改变,弹性片长度增加导致应力增大造成的。