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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(四)

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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(四)

目錄:技術支持點擊率:發布時間:2021-04-29 13:50:27


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微觀結構觀察與分析

在以0.5 s -1的應變速率進行測試后,缺口拉伸試樣的斷裂表面附近的金相組織。拉伸溫度為850℃。切口半徑分別為6毫米,4毫米,2毫米和1毫米。動態再結晶發生在所有四個帶缺口的半徑區域。隨著切口半徑的減小,再結晶度隨著應力三軸性的增加而降低,并且晶粒尺寸的生長變慢。缺口半徑為6 mm時,再結晶會更充分地發生,但缺口半徑??為1 mm的樣品的動態再結晶仍保留在開始階段。分析表明,當切口半徑為1 mm時,應力三軸性和應變集中度都很大。強烈的形變畸變可以驅動再結晶成核,但是由于強烈的應變集中,再結晶發生在材料變形之前。因此,最終斷裂后的晶粒結構明顯比其他樣品細,但隨著缺口半徑的增加,熱影響區的應變變得均勻,抗斷裂性增強,斷裂應變增加。隨著變形的增加,動態再結晶變得越來越完整。切口半徑為6mm的樣品的再結晶更加充分地完成。

斷裂掃描與分析

使用SEM觀察到的樣品在850℃的溫度下獲得流變曲線,并且切口半徑為2mm。在選定的參考條件下,可以進一步解釋不同應力狀態和變形溫度對樣品的斷裂機理和影響規律。
 

當變形溫度為850°C時,處于不同應力狀態的截面被尺寸不同的凹坑占據。凹痕是宏觀特征,反映了材料塑性變形中內部空隙的生長和會聚。這再次證明了35CrMo鋼的拉伸破壞是由典型的韌性斷裂引起的。在考慮空隙旋轉和空隙形狀變化的因素后,韌性斷裂以不同的形式發生,但是基本過程是相似的。它們都以正應力狀態出現,并具有正應力三軸性和斷裂表面上的粗糙凹痕。應力-應變曲線表明,隨著應力三軸性的增加,斷裂應變減小,這是明顯的,并由微觀孔隙的增長反映出來。當凹口的半徑減小時,即,隨著應力三軸性的增加,凹痕的直徑和深度減小。這是因為較高的應力三軸度會在材料中產生較大的應力集中,并且在較小的應變下會發生斷裂。在拉伸應力下引發的材料中的空隙不會積聚和生長,也不會沿拉伸方向延伸。取而代之的是,隨著應力三軸性的降低,材料的斷裂應變增加,在相同的應變速率下,變形時間增加,并且材料中的空隙不斷增長并積累。因此,凹坑的橫截面大而深。

顯示了在850°C至1150°C的溫度下應變,缺口半徑為2 mm的樣品的斷裂掃描形態。在相同的應力狀態下,變形溫度對材料橫截面的收縮有顯著影響。結果表明,隨著溫度的升高,斷面的收縮率急劇增加,而35CrMo鋼的頸縮能力隨溫度的升高而明顯提高。

當變形溫度為850℃時,凹坑淺并且尺寸不同。在此較低的溫度下,相鄰凹痕的綜合變形能力和縮頸能力降低,這降低了材料的損傷容限。隨著變形溫度的升高,相鄰凹坑之間的凹坑壁被撕裂,并且凹坑的數量逐漸減少。由于溫度的升高,材料的斷裂應變增加,從而為微孔的生長和積累留出了足夠的時間,尤其是在凹坑逐漸加深的拉伸方向上。最后,這些凹坑合并為一個凹坑,從而使各個凹坑得以生長。當溫度達到1050°C和1150°C時,斷口上的凹痕數量急劇減少,并且凹痕明顯增加和加深,表明35CrMo鋼在高溫下具有良好的塑性。高溫變形下的酒窩壁表現出明顯的滑移特性,這是較大的塑性應變的一個顯著特征,這也解釋了流變應力曲線中的斷裂應變值隨溫度升高而增加的現象,即破壞能力極限。在較高的溫度下材料的強度會提高。

結論

進行了拉伸試驗和拉伸卸載試驗,以研究35CrMo鋼的裂紋萌生和斷裂行為。主要結論如下:(1)35CrMo鋼中的裂紋形成是由于高溫拉伸過程中微腔的形核,生長和聚結而引起的。隨著位錯密度的疊加,由于晶粒的異質性而產生了應力集中,并且首先發生了形核。空隙生長和聚結的過程導致材料的破裂。夾雜物(例如Ca和Al 2 O 3的化合物)是導致空穴成核的主要異質相。(2)應力三軸性對35CrMo鋼的流變行為的影響非常顯著。應力三軸度較高的樣品首先達到峰值應力,峰值應力高于應力三軸度較低的樣品,斷裂應變較低。溫度對35CrMo鋼的斷裂應變范圍影響不大,但斷裂應變隨著拉伸溫度的升高而略有增加。(3)在相同的拉伸變形溫度下,鋼的再結晶度隨應力三軸性的增加而降低;動態再結晶晶粒尺寸大,而斷裂表面的凹坑又小又淺。但是,溫度主要反映在截面的收縮率上。35CrMo鋼在高溫下表現出良好的塑性,斷裂凹痕大而深。

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