層狀超細(xì)晶低碳鋼的疲勞裂紋擴(kuò)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(yàn)，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(kuò)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(kuò)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(kuò)展機(jī)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(kuò)展擴(kuò)展曲線和疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線具有鋼鐵材料的一般特征。在疲勞裂紋擴(kuò)展的第一、二階段，60%變形試樣的裂紋擴(kuò)展速率明顯低于80%試樣。在第三階段，兩者的裂紋擴(kuò)展速率相當(dāng)。80%變形試樣疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)展的機(jī)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(kuò)展時三種機(jī)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(kuò)展速率和門檻值均低于80%