金属应力腐蚀开裂敏感性评定标准探讨

通过对国内外金属应力腐蚀开裂敏感性的评定标准概述及评定指标分析,提出航天产品用金属应力腐蚀开裂敏感性的评定标准选择应注意的问题,并参照ECSS相关标准,给出应优选的评定标准.     

ECSS 金属应力腐蚀标准简介

简介ECSS-Q-ST-70-36C《抑制应力腐蚀开裂的材料选择》和ECSS-Q-ST-70-37C《金属应力腐蚀开裂敏感性的测定》两项标准的主要技术内容,并对按其标准适时转化为我国航天行业标准和推进航天金属应力腐蚀选材工作提出建议.     

三种超高强度钢的水质应力腐蚀开裂特性

用表面裂纹法测定了37SiMnCrMoV、28Cr3SiNiMoWVA和30Cr3SiNiMoVA钢的应力腐蚀开裂特性。三种钢在回火马氏体的高强度状态下以28钢具有最高的应力腐蚀临界应力强度值,Kiscc=126.6kg/mm~(3/2),30钢次之,Kissc=73.0kg/mm~(3/2),37钢最差,Kiscc=54.5kg/mm~(3/2)。三者之Kiscc/Kic比值分别为0.49,0.28,0.29。尽管28钢之强度水平较37钢低约10公斤/毫米~2,但是抗应力腐蚀开裂性能则遥遥领先。这一性能对于用超高强度钢制成高压容器在防止水压试验和贮存中的低应力破断具有十分重要的意义。因而,28钢是一个值得深入研究和推广应用的钢种。     

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。     

热处理对37SiMnCrMoV钢水质应力腐蚀裂纹扩展动力学的影响

采用声发射检测裂纹扩展,用照相机跟踪摄照裂纹长度,测定了37SiMnCrMoV钢经不同温度回火、亚温淬火和高温淬火等热处理后的水质应力腐蚀裂纹扩展特性。结果表明,预制裂纹试样水质应力腐蚀开裂都经历孕育期。孕育期的时间比裂纹亚临界扩展的时间大9—13倍。试样经930℃淬火、300℃回火、可获得很好的抗应力腐蚀性能。在现行的930℃淬火、270℃回火这两道工序之间增加一次870℃的两相区加热淬火,可有效地改善钢的性能:屈服强度保持160kg/mm~2,K1_c值由190kg/mm~(3/2)增至208kg/mm~(3/2),还显著地改善其抗应力腐蚀开裂的性能,增长孕育期,减慢裂纹扩展速率,亚温淬火对回火脆敏感的400℃回火试样亦有明显的效果。高温淬火试验结果表明,在1000至1200℃之间尚存在一个能获得很好性能的淬火温度。     

《航天标准化》期刊2005年第1～6期总目次

·研究与探讨·迎接国防科技工业标准化工作的新挑战………………………………………………杨建华1-1对标准的实施进行监督的实践与体会………………………………………………李大南1-4航天信息安全总体标准研究………………张小达2-1产品型谱初探……………………………………朱毅麟2-5“成功树”之标准化探讨……………………李大南2-8我国技术标准战略的内涵及发展趋势………………………………………………杨辉3-1从《卓越绩效评价准则》编写问题谈质量与标准化……………………………………魏新让3-7抗应力腐蚀开裂的选材标准化问题探…     

预轧制变形对2091合金应力腐蚀敏感性的影响

时效前对Ａｌ－Ｌｉ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｚｒ（２０９１）合金进行冷轧和温轧关系，用慢应变速率拉伸试验研究了合金在３．５％ＮａＣｌ溶液中的应力腐蚀敏感生。结果表明，预轧制变形提高了合金的应力腐蚀抗力。冷轧受形量为２０％以及温轧温度为１８０℃时，合金都具有最低的应力腐蚀敏感性。对合金应力腐蚀抗力与显微组织的关系进行了探讨。     

镀金柯伐合金应力腐蚀断裂的机理、特点和预防措施

分析宇航产品中使用的元器件镀金柯伐合金外引线应力腐蚀脆性断裂的机理和特点,指出电子元器件外引线在设计、工艺、使用中存在的不足和缺陷,从加工和贮存方面提出防止发生应力腐蚀脆性断裂失效的具体措施,供设计和使用人员参考。     

铈对AL—10%Mg铸造合金抗应力腐蚀性能的影响

本文研究了铈对Al—10％Mg铸造合金机械性能和应力腐蚀性能的影响。结果表明,微量铈使合金的拉伸强度有所下降,延伸率变化不大,当加入0.3～0.5％Ce时,其耐应力腐蚀寿命提高十多倍。铈显著提高应力腐蚀寿命的原因与晶界上β相的减少并破坏其分布的连续性等显微组织变化有关。     

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。     

箱底环焊缝低压开裂原因分析及解决措施

某箱底液压试验时低压爆破。为找出低压开裂的原因而进行理化分析,特别是应用了扫描电镜SEM等观代化检测设备,认定环焊缝缺陷明显,过烧组织是低压开裂的主要原因,此外,上下两层焊缝不对称;局部焊缝较薄;焊后表面处理有腐蚀作用等原因明显减少了有效承载面积,造成应力集中,这也是低压开裂的有关因素。其解决措施是改手工焊为自动焊,控制焊速,防止过烧;在表面处理中改进工艺,避免碱蚀。在措施实施后再无类似事件发生。     

低温推进剂复合材料贮箱基体开裂预测方法

基于六边形单胞模型,构建了宏细观结构力学响应场间的关联矩阵,建立了低温推进剂复合材料贮箱结构的宏细观一体化分析方法,采用工程常用的能够预测不同失效模式的宏细观强度准则,对机械和温度载荷下复合材料层合板的基体开裂进行预测。结果表明:在机械载荷下,与试验数据相比,宏观Hashin准则、改进的宏观Tsai-Wu准则、细观最大应力准则和细观Hashin准则均具有良好的预测精度。但在温度载荷下,由于考虑了组分材料间热力学性能的不匹配,使用细观强度准则与宏观强度准则预测的结果相比具有一定差异。通过对不同载荷情况下基体开裂预测结果的分析,提出了采用细观最大应力准则作为基体开裂判据,同时结合考虑组分材料热力学性能差异影响的宏细观一体化分析方法,可以有效地对低温推进剂复合材料贮箱结构的基体开裂进行预测。     

基于声发射技术的不锈钢应力腐蚀过程研究

文章研究了304不锈钢试件在酸性NaCl溶液中进行慢应变速率拉伸试验过程中的电化学噪声和声发射特征,提出了基于K-Means 聚类算法的声发射信号聚类分析,并对各聚类信号进行小波包特征提取。研究结果表明:在测试体系中,304不锈钢很容易发生应力腐蚀,其腐蚀形态由局部腐蚀逐渐发展成为全面腐蚀;腐蚀过程中表征点蚀、裂纹和气泡破裂的声发射信号特征差异十分明显;声发射检测结果与电化学噪声检测结果基本一致。     

45NiCr1Mo1VA(D6AC)钢在人造海水介质中的应力腐蚀断裂研究

45NiCr1Mo1VA(D6AC)钢是用于制作宇航压力容器的低合金超高强度钢?本文研究了该钢在人造海水介质中的应力腐蚀断裂行为,用螺栓加载的WOL试样测定了其采用三种热处理制度时所对应的应力腐蚀强度因子Klscc,给出了这三种热处理制度所对应的 K-lg(da/dt)曲线和K1i/K1f-孕育期之间关系的曲线。     

环境应力筛选技术及其应用和发展综述

文章分析了标准GJB 1032《电子产品环境应力筛选方法》本身存在的一些问题,列举了在该标准实施过程中的一些不正确的做法,并对此进行了分析。介绍了常规环境应力筛选技术的发展情况和新发展的高加速应力筛选,提出修订GJB 1032和制订《常规环境应力筛选指南》和《高加速应力筛选指南》两个标准的建议。     

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。     

连接杆开裂分析

30CrMnSiA连接杆在淬火处理后，发现槽底有裂纹，经金相分析，该连接杆在淬火前已经存在微裂纹，并发现裂纹附近存在严重的带状组织，在淬火过程中产生较大的拉应力，致使连接杆开裂。     

基于全域CZM的复合推进剂细观损伤与断裂研究

采用全域CZM模型模拟了复合固体推进剂从细观脱湿到基体开裂,直至微裂纹扩展汇合,最后断裂破坏的演化过程,探索了其宏观力学行为发生发展的内在原因。数值模拟结果在微裂纹的开裂特征以及推进剂的宏观应力-应变曲线等方面与试验结果吻合较好。研究结果表明,采用全域CZM模型能有效模拟复合推进剂材料细观断裂破坏过程及其宏观力学性能;通过参数反演可知混合基体的初始刚度远小于颗粒/基体界面的,而粘接强度和粘接能大于界面的,这使得基体易变形而界面先脱湿;可将推进剂受拉伸载荷的细观力学行为分为四个阶段:无损伤变形阶段、界面部分脱湿阶段、脱湿与基体开裂并存阶段、微裂纹聚合断裂阶段。     

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。     

激光熔敷技术的应用及其存在的主要问题

介绍了激光熔敷技术在航空发动机和其它行业中的应用状况、报出了在熔敷过程中易出现的熔敷层冶金质量─—裂纹与开裂以及微观偏移与显微应力等问题，并阐明了其形成的原因与解决的方法，并对今后的发展方向作了简单说明。