低合金高强度钢管内表层力学性能研究文献综述

 2022-11-25 15:51:28

文 献 综 述

摘要

材料学的不断发展中,延伸出了很多新材料,其中低合金高强度钢因为其优异的力学性能表现而被广泛的应用于各个工程领域行业[1],而对于材料的性能测试,建造应力应变曲线进行分析,合理预测材料在不同环境下的需要,也是材料在发展应用的过程中理应更加重视的事情[2]

纳米压痕技术的发展为效率测试材料的力学性能提供了基础,传统力学性能测试仅能提供宏观的力学数值,而纳米压痕技术的应用可以在纳米尺度上对材料进行力学性能研究[3],建立本构模型进行分析和后续的力学行为预测。

关键词: 低合金高强度钢;纳米压痕技术;力学性能;本征结构模型

引言

中国在军工与工业领域的发展需求,促使了低合金高强度钢的产生.低合金高强度钢是在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素Mn、Si和微金元素Nb、V、Ti、Al等改善材料的性能。合金元素总量一般不超过3%,在热处理状态下具有高强韧、易成型、良好的焊接性[1]。但对于应用在不同领域的材料,它们所面对的工作环境也大不相同,所以测试材料的力学性能,绘制应力-应变曲线,通过曲线分析在指定环境下发生脆性、屈服、断裂等力学性能行为形变的过程[4]。通过对金属材料的各种力学测试,得到的相关数据与自身参数相关联,得到材料自身形状的模拟结果,将服役条件后的力学性能部分进行模拟分析[5]。但因为材料种类的不同,力学性能也会产生不同的变化,所以不同材料应该进行独立力学性能测试。

本课题拟对Cr-Ni-Mo-V贝氏体钢钢管在服役使用后进行力学性能测试与研究,通过微观硬度分析,得出材料的本构模型,并根据所得结构为合理预测工件提供可靠的参数和数据。

  1. Cr-Ni-Mo-V贝氏体钢

本课题研究所用的材料为Cr-Ni-Mo-V贝氏体钢,属于低合金钢,因为其优异的强度与韧性,满足部分特殊领域对材料的高性能要求,被广泛应用于燃气发动机压力容器、密闭爆发器、石油管道等工程构件[6,7]。Cr-Ni-Mo-V贝氏体钢的热处理方式采用840 ~920 ℃正火 840 ~920℃淬火 510~610 ℃回火处理工艺可使Cr-Ni-Mo-V钢获得较好的综合力学性能[8]。而在高强度使用后,钢管内部会产生形变裂纹,钢管的硬度,强度,塑性,韧性均会发生变化,通过实验可以得出具体力学数值,从而对钢管的力学性能进行定性定量化的研究。

中国工业的不断发展对材料的性能也是更进一步的挑战,随着压力容器的工作要求提高[9],Cr-Ni-Mo-V钢具备了高强度发动机压力容器所需要的强韧性和高温强度,但仍需检验在服役后钢管内部的组织变化与力学性能。通过对各方面数据的分析来推断在使用过程是否发生了某些不好的变化,影响使用过程。所以对于材料的力学性能测试,数据分析,推导本构模型,预测力学行为是必不可少的过程。

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