鐵素體-貝氏體雙相鋼的疲勞裂紋擴展特性

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鐵素體-貝氏體雙相鋼的疲勞裂紋擴展特性

汽車工業(yè)十分熱衷于雙相或三相高強度鋼的研究，因為這些鋼種具有優(yōu)良的綜合力學性能，但對這類鋼疲勞和斷裂特性的研究還比較少。本文試圖確定貝氏體對鐵素體貝氏體雙相（FBDP）鋼的疲勞裂紋擴展門檻值ΔKth的作用。

試驗使用低碳鋼板材（厚度30mm），其化學成分（質(zhì)量百分比）為Fe-0.08C-0.49Si-1.38Mn-0.017P-0.006S-0.036Al-0.022Nb，另有4.6×10-7的N2。試樣經(jīng)一系列熱處理，以獲得貝氏體含量不同的FBDP組織。運用光學顯微鏡和掃描電鏡以及X-射線衍射分析微觀組織和相組成，相的體積百分比用圖像分析儀測定，經(jīng)硬度和拉伸強度試驗后進行疲勞試驗。疲勞試驗在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機上進行，頻率為50Hz。用光學顯微鏡觀察表面裂紋的形成以及測量裂紋的擴展，采用降載法確定ΔKth。試驗主要結(jié)果如下。

（1）對于貝氏體體積百分比為50%～90%的鐵素體-貝氏體鋼來說，ΔKth在5.8～7.2MPa·m1/2范圍內(nèi)變化，在貝氏體體積百分比增加達到60%之前，ΔKth的值稍許下降，但此后隨貝氏體含量增加而單調(diào)地增大。

（2）對于試驗鋼種來說，所觀察到的ΔKth隨貝氏體含量而變化的特性與拉伸強度隨貝氏體含量變化的特性相似，這種現(xiàn)象歸因于加載過程中組成相的強度變化和相互作用的普遍因素。組成相的可變強度已經(jīng)由貝氏體轉(zhuǎn)變期間不同程度的碳分配來解釋。ΔKth隨貝氏體百分比的變化也受到裂紋彎折特性的影響，因裂紋彎折可能影響裂紋的閉鎖現(xiàn)象。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第12期

作者：A.Kumar et al

編譯：張英才