下载文档原格式
金属材料在高温下的力学性能研究高温环境下的金属材料是一种特殊情况下需要考虑的重要材料类型，由于其在高温下的热膨胀、热应力等特性，使它们的使用条件比其他类型的材料更为苛刻。
因此，在实际应用中需要对高温下的金属材料的力学性能进行深入研究，以更加准确地预测和控制其行为。
力学性能是指材料受到外界应力作用时表现出来的力学特性，其中包括材料的强度、韧性、塑性、硬度、疲劳性能等，这些特性对工程应用中的结构和构件受力行为产生影响。
高温下的力学性能研究着重于研究金属材料在高温下的这些力学特性的变化规律。
首先，高温下的金属材料的强度是很大程度上受到热膨胀的影响的。
一般来说，金属材料在高温下具有较高的热膨胀率，当金属材料受到外部应力时，它们的内部就会发生变形，从而导致材料受力性能的变化。
此外，高温环境下的金属材料会逐渐失去塑性，严重的会导致裂纹或者失效。
因此，在设计和制造高温结构时需要关注材料的强度，以确保其在高温下能够承受预期的负载。
其次，高温下的金属材料的塑性和韧性也相应地受到影响。
一方面，高温下金属材料产生的热应力和组织结构变化会导致其内部形成裂纹和变形，从而影响其塑性和韧性。
另一方面，在高温条件下，材料的晶粒也会逐渐变大，这会对其塑性和韧性产生负面影响。
针对此问题，可以通过合理控制金属材料的化学成分和制造工艺等手段来优化材料的微观结构，以提高其塑性和韧性，并最终保证结构在高温环境下的稳定性。
此外，高温下金属材料的疲劳性能也是需要考虑的重要因素。
疲劳损伤是由交变应力引起的，在高温下由于力学性能的变化会更容易发生。
而且，高温下的颗粒因其在高温条件下不稳定，有可能会加剧疲劳损伤的发生。
因此，在高温环境下，需要对金属材料的疲劳性能进行更加精确的研究和分析，以保证金属材料在高温环境下有足够的耐久性和可靠性。
最后，高温下金属材料的硬度也是一个需要考虑的重要因素。
高温下的硬度变化会导致制造的构件失去原有的设计性能，从而使结构的稳定性产生影响。
《激光重熔参数对70Mn钢组织结构和力学性能的影响》一、引言随着现代工业技术的不断发展，激光重熔技术作为一种先进的材料表面处理技术，被广泛应用于钢铁材料的改性处理中。
激光重熔技术能够通过高能量密度的激光束对材料表面进行快速加热和冷却，从而改善材料的组织结构和力学性能。
本文以70Mn 钢为研究对象，探讨激光重熔参数对其组织结构和力学性能的影响。
二、激光重熔技术概述激光重熔技术利用高功率激光器产生的激光束对材料表面进行快速加热和熔化，通过控制激光的功率、扫描速度、光斑大小等参数，实现对材料表面微观结构的优化。
该技术具有加热速度快、冷却速度快、热影响区小等优点，能够显著改善材料的性能。
三、实验方法本实验采用不同参数的激光重熔技术对70Mn钢进行处理，并观察其组织结构和力学性能的变化。
具体实验步骤如下：1. 准备70Mn钢试样，并进行表面预处理；2. 使用不同参数的激光器对试样进行重熔处理，包括不同激光功率、扫描速度和光斑大小；3. 对处理后的试样进行组织结构观察和力学性能测试；4. 分析不同参数下试样的组织结构和力学性能变化。
四、结果与讨论1. 组织结构变化实验结果表明，随着激光功率的增加和扫描速度的降低，70Mn钢的晶粒尺寸逐渐减小，晶界更加清晰。
当激光功率和扫描速度达到一定值时，晶粒细化效果最为明显。
此外，光斑大小也对组织结构有一定影响，光斑越小，晶粒细化效果越明显。
2. 力学性能变化随着激光重熔参数的优化，70Mn钢的力学性能得到显著提高。
具体表现为硬度、抗拉强度和冲击韧性的提高。
其中，硬度随激光功率的增加和扫描速度的降低而增加，达到一定值后趋于稳定。
抗拉强度和冲击韧性也随参数优化而提高。
五、结论通过对70Mn钢进行不同参数的激光重熔处理，我们发现：1. 激光重熔技术能够显著改善70Mn钢的组织结构，使晶粒细化，晶界更加清晰；2. 优化激光重熔参数能够提高70Mn钢的力学性能，包括硬度、抗拉强度和冲击韧性；3. 激光功率和扫描速度是影响70Mn钢组织结构和力学性能的关键参数，光斑大小也对结果有一定影响；4. 通过合理选择激光重熔参数，可以实现对70Mn钢性能的优化，满足不同应用领域的需求。
《0Cr18Ni9Ti-U71Mn摩擦副高速重载磨损行为的有限元模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，高速重载环境下的机械零件摩擦磨损问题越来越受到人们的关注。
为了解决这些问题，许多研究聚焦于材料的磨损性能，其中，0Cr18Ni9Ti与U71Mn这两种合金摩擦副的研究备受瞩目。
由于这些合金具有出色的耐腐蚀性、良好的强度以及适宜的加工性，它们被广泛应用于高速度和高负载的机械设备中。
本文采用有限元模拟的方法，探究这两种材料构成的摩擦副在高速重载条件下的磨损行为，旨在揭示其内在的磨损机制，为提高材料的耐磨性及优化设计提供理论依据。
二、有限元模拟方法有限元模拟是一种有效的研究材料磨损行为的方法。
通过建立精确的模型、定义合适的材料参数以及边界条件，我们可以在计算机上模拟实际环境中的材料磨损过程。
这种方法具有效率高、成本低以及结果可视化的优点。
对于本研究所关注的0Cr18Ni9Ti-U71Mn摩擦副，我们首先建立三维有限元模型，通过赋予材料参数（如弹性模量、硬度、摩擦系数等）和边界条件（如接触压力、滑动速度等），模拟出摩擦副在高速重载条件下的实际工作状态。
然后，通过分析模拟结果，我们可以了解材料的应力分布、温度变化以及磨损情况等关键信息。
三、高速重载磨损行为分析根据有限元模拟结果，我们分析了0Cr18Ni9Ti-U71Mn摩擦副在高速重载条件下的磨损行为。
首先，我们发现由于接触压力和滑动速度的增加，摩擦副的应力分布发生了显著变化。
在接触区域，应力集中现象明显，导致材料局部发生塑性变形和磨损。
此外，由于摩擦热的产生，接触区域的温度也显著升高，进一步加剧了材料的磨损。
在分析过程中，我们还发现0Cr18Ni9Ti和U71Mn两种材料在磨损过程中的表现有所不同。
0Cr18Ni9Ti由于具有较高的硬度和耐腐蚀性，在磨损过程中表现出较好的耐磨性。
而U71Mn虽然具有较高的强度和韧性，但在高温和高应力条件下容易发生软化，导致磨损加剧。
焊接热循环对U71Mn铁轨钢热影响区粗晶区组织性能的影响冯昌文;余圣甫;闫宁【摘要】U71Mn铁轨钢为高碳钢,其热影响区的粗晶区是焊接接头的薄弱部位.本文利用焊接热模拟技术、金相显微镜、维氏硬度计、冲击试验机、扫描电镜,研究分析了U71Mn铁轨钢在不同热循环下的热影响区的粗晶区显微组织、显微硬度、冲击韧性和断口形貌.研究结果表明,增加冷却时间t8/5能减少组织中马氏体含量,当t8/5＞100 s时,马氏体消失;第2次热循环时,由于热循环峰值温度为1 000℃,位于热影响区的细晶区,第2次热循环对第1次热循环产生的粗晶组织有细化作用,能增加硬度,提高韧性.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P80-83)【关键词】高碳钢;模拟技术;硬度【作者】冯昌文;余圣甫;闫宁【作者单位】华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TG113钢轨是铁路组成中重要的部件之一，其质量的好坏直接影响着列车的行车安全、速度、平稳性与舒适性。
U71Mn钢为高碳珠光体钢，具有强度高、耐磨性好的特点，是我国主干线铁路钢轨主要使用的钢轨型号之一［1］。
随着铁路运输业的发展，采用全线无缝轨道能减少冲击，有利于提高列车行驶速度和轨道使用寿命。
目前，U71Mn钢的焊接主要采用铝热焊、闪光焊、埋弧焊等焊接方法。
由于U71Mn钢含碳量较高，达到0.7%左右，属于高碳钢，焊接性能较差，特别在焊接热循环的作用下，热影响区的粗晶区是焊接接头薄弱的部位，这个部位会发生晶粒长大，使组织脆化，韧性降低，容易产生焊接裂纹［2］。
在分析焊接热影响区组织与性能时，由于热影响区不同部位所经受的焊接热循环不同，其组织性能也不相同，热影响区的粗晶区非常狭窄，很难单独地进行粗晶区的组织性能分析。
u71mn钢屈服强度
u71mn钢是一种中碳、合金结构钢，特点是强度高、韧性好、焊接性能良好，广泛应用于航空、交通、机械和电力等行业中。
而其屈服强度是指在一定应力作用下，钢材开始产生可观测的塑性变形时的应力大小，通常表示为σs或fy。
下面将就u71mn钢的屈服强度进行详细介绍。
1. u71mn钢的化学成分
u71mn钢的化学成分含碳0.65%-0.75%、硅0.17%-0.37%、锰1.00%-1.30%、磷
≤0.035%、硫≤0.035%、铬≤0.25%、镍≤0.30%、铜≤0.30%，具有高强度、高韧性的特性。
上述成分中，锰是u71mn钢强度和韧性的主要控制因素。
u71mn钢的屈服强度为735MPa，相对延伸率为17.5%。
这种钢材的强度主要来源于成分设计和热处理工艺。
钢材经过高温淬火和中温回火处理工艺，具有优异的组织结构，使得钢材的屈服强度和韧性得到了平衡发展，达到了理想的强韧组合。
(1) 化学成分： u71mn钢添加的主要合金元素为锰、铬、镍等。
锰是影响强度和韧性的主要合金元素，它具有强化效果，能显著提高钢板的屈服强度。
而镍和铬则是提高钢板抗腐蚀性能和耐磨性的主要合金元素。
同时，硫和磷等杂质元素、非金属夹杂物的含量也会对钢板的屈服强度造成不利的影响。
(2) 热处理工艺：高温淬火和中温回火是u71mn钢的主要热处理工艺，决定了钢材的力学性能和组织结构，对屈服强度也有着明显的影响。
如果淬火诱发的应力过大，容易引起贯通性裂纹的产生，使屈服强度降低。
而回火温度和时间的不同也会对屈服强度产生不同程度的影响。
U71Mn钢轨手弧焊工艺的探讨【摘要】本文介绍了一种材质为u71mn的车间起重机行走钢轨的手弧焊工艺。
【关键词】 u71mn 钢轨手弧焊1 简介某设备制造公司车间内起重机行走钢轨有qu38型、qu80型、qu100型三种规格，采用压板安装于混凝土横梁上，设计要求钢轨采用焊接连接。
钢轨材质为u71mn。
2 焊接性分析2.1 焊接性能u71mn钢为高碳珠光体钢，具有强度高、耐磨性好的特点，是我国主干线铁路钢轨主要使用的钢轨型号之一。
由于u71mn钢含碳量较高，达到0.7%左右，属于高碳钢，碳当量为0.94，焊接性能较差，特别是在焊接热循环的作用下，热影响区的粗晶区是焊接接头薄弱的部位，这个部位会发生晶粒长大，使组织脆化，韧性降低，容易产生焊接裂纹。
u71mn钢化学成分和力学性能见表1。
2.2 现场条件钢轨焊接工作在混凝土横梁上完成，操作空间狭小，保证作业的安全是值得特别关注的问题。
3 施工准备3.1 钢轨的处理（1）钢轨在鱼腹式混凝土梁上就位前应调平调直，满足规范要求。
（2）施焊前，钢轨端部20mm范围内清理干净油、锈、毛刺及泥土污垢至露出金属光泽。
3.2 焊接夹板的准备（1）准备200mm×100mm×20mm的紫铜t2垫板2块。
（2）轨头紫铜托板的准备。
托板按qu38、qu80、qu100三种钢轨轨头的形状加工成形各2对。
托板宽80mm成型前在板中刨槽，槽宽16mm、深5mm呈圆弧形，托板成型后形状为，与轨头外侧吻合无明显间隙。
（3）紫铜托板弹簧钳加工。
焊接过程中为了固定托板，须用-40×5扁钢或φ12圆钢加工6个形弹簧钳。
3.3 保温箱制作尺寸800mm×400mm×400mm，采用厚度1.2mm以上的铁板制作。
保温箱从宽度方向做成两半，合拢后恰好将钢轨包在箱体中间。
3.4 技术准备（1）施焊前进行焊接工艺评定，合格后按工艺施焊。
（2）施焊前组织参加施工的所有有关人员学习相关的“安装施工方案”及有关标准、规范；技术人员对班组进行详细的技术交底和安全技术交底，做好书面记录，并签字确认。
我国铁路钢轨钢的研究及选用周清跃;张银花;陈朝阳;刘丰收【摘要】介绍我国铁路常用钢轨钢的化学成分、性能特点；研究我国高速铁路、160 km/h以下的既有铁路、重载铁路、高原铁路、城市轨道交通用钢轨的选用原则.分析和论述曲线路段钢轨的选用、不同钢种钢轨的焊接、焊接接头的硬度匹配、长定尺钢轨的选用、钢轨打磨和润滑方面注意的问题,提出高速、重载钢轨钢的研究方向.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】5页(P47-51)【关键词】钢轨钢;化学成分;力学性能;高速铁路【作者】周清跃;张银花;陈朝阳;刘丰收【作者单位】中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081【正文语种】中文1 我国钢轨钢化学成分及性能特点目前，我国铁路线路上使用的钢轨钢种主要有880 MPa级的U71Mn，980 MPa 级的U75V和1 180～1 280 MPa级的重载铁路用U77MnCr、PG4等高强耐磨钢轨。
（1）U71Mn钢轨。
由鞍山钢铁集团公司研制完成，为我国至今使用时间最长的碳素钢轨。
钢中含碳量较低，采用Mn元素提高轨钢强度，有较好的韧性、塑性和焊接性。
钢中的Mn元素容易引起微观偏析，重新加热后在Mn偏析部位出现高碳马氏体组织，曾多次对U71Mn钢轨中的Mn含量进行调整。
现行的铁路热轧钢轨化学成分及力学性能见表1。
为适应不同的运输条件，在优化U71Mn钢轨化学成分的基础上，形成了高速铁路用U71MnG、钢轨热处理用U71MnC和高原铁路用低碳U71Mn钢轨。
（2）U71MnG钢轨（G代表高速铁路）。
U71MnG钢轨（2011年前称为U71Mnk）专用于高速铁路，其化学成分与欧洲高速铁路使用的UIC900A（欧洲标准为EN260或R260）相近。
