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42crmo板材 應變和應力三軸性對GB 35CrMo鋼熱拉伸試驗中斷裂行為的影響(三)

目錄:技術支持點擊率:發布時間:2021-04-28 14:48:48

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結果與討論

腔形核和裂紋萌生

顯示了各種應變水平下的拉伸曲線。在變形的初始階段,應力迅速增加直到達到40 MPa,然后逐漸逐漸變得平緩。當應變達到0.54時,應力達到最大值。超過此水平,應力將隨著應變的增加而急劇下降。顯示的實驗斷裂應變為。
頸縮現象是當施加的負荷最大化時在樣品的局部區域中發生的顯著收縮。
所示,隨著應變的增加,頸縮變得越來越明顯。當應變達到0.54時,應力峰值出現在拉伸樣品中。研究表明,在拉伸試驗中出現此應力峰值后,材料開始失效。樣品中形成微裂紋,肉眼觀察到頸縮。一旦開始形成微裂紋,額外的外部應力就會導致宏觀裂紋的發展,并最終導致材料斷裂和破壞。當應變達到0.6時,樣品表面開始出現明顯的宏觀裂紋。當應變達到0.8時,頸縮非常嚴重。盡管此時沒有在樣品中形成明顯的裂紋,但如觀察到的微觀結構所證明的那樣,裂紋在樣品中的傳播非常嚴重。隨著壓力持續增加,

 

在對35CrMo鋼樣品進行軸向線切割后,觀察了熱變形區的顯微組織,以進一步了解高溫塑性變形裂紋的萌生和傳播機理。

當應變達到0.2并開始高溫塑性變形時,一些奧氏體晶粒開始生長。但是,該應變還不足以產生大的微裂紋。當應變達到0.4時,晶粒的生長要比0.2應變時的晶粒長得多,并且在微觀結構中會出現一些微小的空隙。當應變達到0.54時,出現應力峰值。晶粒在軸向方向上拉長,并且許多晶粒顯著生長。因為變形量小,所以形成的重結晶核的數量少,并且開始形成微小的空隙。表明在空核和生長過程中發生了重結晶。另外,當應變增加到0.6時,在晶界發生明顯的重結晶成核。同時,空隙成核并主要在軸向上形成。當應變增加到0.8時,空隙會進一步增長,并且所有的重結晶都發生在熱影響區。當空隙增長并會聚時,應變達到0.97,并且樣品經歷軸向拉伸應力斷裂。
 

3.2。異相對空隙引發的影響

通過高溫熱拉伸和縮頸過程,可以確定組織分析。在35CrMo鋼的晶界處不發生裂紋成核和萌生,而是在晶粒內部發生。由于高溫和高應變速率,在晶粒的異相附近出現高位錯密度。這導致位錯密度增加,從而容易積聚其產物。隨著位錯積累的增加,空洞會形核,隨著空洞生長引起的應變和應力集中的增加,晶界處會形成裂紋。
 

不同應力三軸性的流變行為和斷裂應變

示出了35CrMo鋼在不同溫度和0.5 s -1應變速率下的缺口半徑的真實應力-應變曲線。在拉伸變形開始時,應力增長非常迅速。當達到應變時,流變應力緩慢增加。當拉伸曲線達到一定的應變時,材料中空隙的產生和積累會迅速削弱材料的抗變形能力,流變應力會急劇下降,直到發生材料斷裂。

使用SEM觀察斷裂,以調查和評估空隙成核機理。生成的圖像如所示。鋼水中的夾雜物主要由各種脫氧劑(如FeSi,Al和SiMn)和精煉劑(如CaF 2和NaCl)組成,它們被氧化為Al 2 O 3,SiO 2,MnO,Al 2 O 3 -SiO 2–冶煉過程中–MnO和Ca化合物。這些內源性夾雜物也可以在隨后的固化階段形成次級脫氧產物。這些脫氧的氧化物在隨后的冷卻過程中可能無法從鑄錠中沉淀出來,從而形成夾雜物。夾雜物顆粒通過能量色散X射線光譜法(EDS)分析。所示,35CrMo鋼中的夾雜物主要是內源的。Ca和Al的合金元素被氧化形成夾雜物,例如Ca化合物和Al 2 O 3。在熱處理和熱處理過程中,它們對鑄錠的機械性能,可塑性,韌性和疲勞極限的影響非常明顯。這些夾雜物會導致應力集中和微裂紋形成,從而導致鑄錠失效。因此,在35CrMo鋼錠熔化過程中,應嚴格限制使用含Al的脫氧劑和相關的含Ca的精煉劑。
 

顯示了具有不同缺口半徑的試樣在850°C時的真實應力-真實應變曲線。,應力更快地達到其峰值,并且隨著切口半徑的減小,峰值應力增大。換句話說,具有較高應力三軸性的樣品較早達到最大應力,并且峰值應力值高于具有較低應力三軸性的樣品。另外,當達到峰值應變時,應力-應變曲線在高應力三軸性的條件下迅速減小,并且在較低應變水平的條件下發生斷裂。這種現象不僅與材料在拉伸過程中的應力狀態有關,而且與基體中的再結晶程度和位錯an滅的程度有關。隨著拉伸溫度的升高,曲線的總應變范圍幾乎沒有差異。此外,峰值應力逐漸減小。分析表明,在低應力三軸性條件下,試樣變形均勻,變形中積累的能量更充分地用于顯微組織的轉變。例如,在高拉伸溫度下,再結晶晶粒的形核和生長以及高能邊界活性的增強為位錯消除提供了有利條件。因此,低應力三軸性和高拉伸溫度有利于降低流變性,并增加斷裂應變。

高溫下的斷裂應變值是反映材料塑性變形的重要指標。切口半徑和溫度對斷裂應變的影響如所示。在相同的拉伸變形溫度下,隨著切口半徑的減小,斷裂應變減小,也就是說,在相同的應力條件下,應力水平的增加對應于材料可塑性的降低,并且材料更容易斷裂。在相同的應力狀態下,隨著拉伸變形溫度的升高,35CrMo鋼的斷裂應變增加,塑性增加,抗斷裂變形性增強。
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