鐵素體-貝氏體雙相鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展特性

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鐵素體-貝氏體雙相鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展特性

汽車工業(yè)十分熱衷于雙相或三相高強(qiáng)度鋼的研究，因?yàn)檫@些鋼種具有優(yōu)良的綜合力學(xué)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(kuò)展門檻值ΔKth的作用。

試驗(yàn)使用低碳鋼板材（厚度30mm），其化學(xué)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(yùn)用光學(xué)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(qiáng)度試驗(yàn)后進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。疲勞試驗(yàn)在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，頻率為50Hz。用光學(xué)顯微鏡觀察表面裂紋的形成以及測量裂紋的擴(kuò)展，采用降載法確定ΔKth。試驗(yàn)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(dá)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(yàn)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(qiáng)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(qiáng)度變化和相互作用的普遍因素。組成相的可變強(qiáng)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