層狀超細(xì)晶低碳鋼的疲勞裂紋擴展速率研究.pdf

1、本文對板條馬氏體低碳鋼采用多道次冷軋變形，得到變形量60％、70%和80%的鋼板。對三種不同變形量的鋼板進(jìn)行了拉-拉疲勞試驗，測量了納米壓痕顯微硬度。用照相法與復(fù)型法測量出60%與80%變形量試樣的裂紋擴展速率，繪制出兩種試樣的a-N曲線和da/dN-△K曲線。應(yīng)用掃描電鏡（SEM）對60%與80%試樣在裂紋擴展的三個階段的疲勞斷口特征進(jìn)行了分析，用透射電鏡（TEM）對試樣的位錯和界面組態(tài)進(jìn)行了觀察，分析了疲勞裂紋在納米級層狀結(jié)構(gòu)低碳鋼

2、板中的擴展機制。結(jié)果表明：
　　低載荷時，三種變形量的疲勞循環(huán)周次差別不大。高載荷時，三種變形量試樣的疲勞循環(huán)周次隨變形量增加而增加，80%變形量試樣循環(huán)周次最大。
　　60%和80%變形試樣的疲勞裂紋擴展擴展曲線和疲勞裂紋擴展速率曲線具有鋼鐵材料的一般特征。在疲勞裂紋擴展的第一、二階段，60%變形試樣的裂紋擴展速率明顯低于80%試樣。在第三階段，兩者的裂紋擴展速率相當(dāng)。80%變形試樣疲勞裂紋擴展門檻值△Kth大于60%變形

3、試樣。
　　60%和80%變形試樣的平均晶粒厚度為187 nm和78 nm。同80%變形試樣相比，60%變形試樣納米壓痕硬度低，弱界面密度低，斷口的塑性變形程度高。
　　材料阻止疲勞裂紋擴展的機制有沿弱界面形成分層裂紋、弱界面變形和基體塑性變形三種，裂紋擴展時三種機制交替發(fā)揮作用。80%變形試樣主要靠弱界面變形和分層裂紋；60%變形試樣主要靠裂紋尖端引起基體塑變導(dǎo)致尖端鈍化，從而使60%變形試樣的擴展速率和門檻值均低于80%