层状超细晶低碳钢的疲劳裂纹扩展速率研究

发布时间：2020-06-10 21:45

【摘要】： 本文对板条马氏体低碳钢采用多道次冷轧变形,得到变形量60%、70%和80%的钢板。对三种不同变形量的钢板进行了拉-拉疲劳试验,测量了纳米压痕显微硬度。用照相法与复型法测量出60%与80%变形量试样的裂纹扩展速率,绘制出两种试样的a-N曲线和da/dN-△K曲线。应用扫描电镜(SEM)对60%与80%试样在裂纹扩展的三个阶段的疲劳断口特征进行了分析,用透射电镜(TEM)对试样的位错和界面组态进行了观察,分析了疲劳裂纹在纳米级层状结构低碳钢板中的扩展机制。结果表明: 低载荷时,三种变形量的疲劳循环周次差别不大。高载荷时,三种变形量试样的疲劳循环周次随变形量增加而增加,80%变形量试样循环周次最大。 60%和80%变形试样的疲劳裂纹扩展扩展曲线和疲劳裂纹扩展速率曲线具有钢铁材料的一般特征。在疲劳裂纹扩展的第一、二阶段,60%变形试样的裂纹扩展速率明显低于80%试样。在第三阶段,两者的裂纹扩展速率相当。80%变形试样疲劳裂纹扩展门槛值△Kth大于60%变形试样。 60%和80%变形试样的平均晶粒厚度为187 nm和78 nm。同80%变形试样相比,60%变形试样纳米压痕硬度低,弱界面密度低,断口的塑性变形程度高。材料阻止疲劳裂纹扩展的机制有沿弱界面形成分层裂纹、弱界面变形和基体塑性变形三种,裂纹扩展时三种机制交替发挥作用。80%变形试样主要靠弱界面变形和分层裂纹;60%变形试样主要靠裂纹尖端引起基体塑变导致尖端钝化,从而使60%变形试样的扩展速率和门槛值均低于80%变形试样。应用数码照相法和复型法都可以较好的测量疲劳裂纹长度。照相法简单易行,但精度较低;复型法复杂但精度较高,适合测量裂纹扩展初始阶段的测量。
【图文】：

模型图,模型,交滑移,疲劳裂纹

的缺点是没有指出交滑移对形成疲劳裂纹的重achlin[59,60]曾以 LiF 和 NaCl 单晶体做实验，试图以Cottrell-Hull 模型，但在这类材料中很少看到浸入沟。而在 AgCl 等晶体中却很容易看到典型的表面挤材料在疲劳性能上的差异，主要由于后者易于交滑交滑移的难易程度有关。容易交滑移的或层错能高易形成疲劳裂纹。纹的扩展扩展方向，裂纹扩展可分为两个阶段，如图 1-5 所个别侵入沟(或挤出脊)先形成微裂纹，随后，裂纹图 1-4 Wood 模型[59]Fig. 1-4 Wood Model

裂纹扩展,阶段,疲劳裂纹

些金属中疲劳裂纹是从驻留滑移带萌生的，这就决定第一扩展遵循特殊的规律。此时微观疲劳裂纹沿着切应力最大展，在轴向加载的情况下最大的切应力的面与外力方向成阶段的疲劳裂纹也与外力成 45°，，其中有些微观裂纹很快某些裂纹能扩展到一定长度，一般可到几个晶粒的尺寸，然后疲劳裂纹扩展就由第一阶段过渡到第二阶段。裂纹离，沿着垂直于最大切应力的方向扩展。由此可见，第一阶定晶体学取向的，第二阶段的扩展则不带有晶体学取向。疲劳裂纹的扩展速率也有很大的不同：第一阶段裂纹扩展所以第一阶段的载荷周次数可以远高于第二阶段的周次数-6 是 Laird 和 Smith 提出的钝化-复锐模型。图 1-6 (a)表示图 1-5 裂纹扩展阶段Fig.1-5 The expansion of crack
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG142.15

【参考文献】