低合金鋼韌脆轉(zhuǎn)變斷裂機(jī)理研究.pdf

1、本文對(duì)三種微觀組織（細(xì)晶細(xì)碳化物、細(xì)晶粗碳化物、粗晶粗碳化物）的16MnR鋼預(yù)裂紋試樣在韌脆轉(zhuǎn)變下平臺(tái)溫度區(qū)間的解理斷裂進(jìn)行了研究。通過(guò)斷口觀察及細(xì)觀臨界參數(shù)值的測(cè)量；不同低溫下的沖擊試驗(yàn)；不同低溫、不同卸載載荷下的三點(diǎn)彎曲系列卸載試樣預(yù)裂紋尖端的殘留裂紋觀察；有限元模擬裂尖前端的應(yīng)力、應(yīng)變和三向應(yīng)力度分布以及結(jié)合Smith公式進(jìn)行理論計(jì)算分析由位錯(cuò)堆積作用產(chǎn)生的σL一項(xiàng)的作用等系列工作，得出以下主要結(jié)論：⑴通過(guò)對(duì)16MnR鋼不同組織的

2、材料進(jìn)行不同低溫下(-99℃～20℃)沖擊韌度的研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)每一種組織材料，對(duì)不同溫度，其動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度隨溫度的降低而升高，沖擊功隨溫度的降低而減小。這說(shuō)明隨溫度的降低，材料的韌度減小、脆性增大。對(duì)相同溫度下，細(xì)晶細(xì)碳化物組織比細(xì)晶粗碳化物和粗晶粗碳化物組織的韌脆轉(zhuǎn)變溫度低，同一溫度下的沖擊韌度好，抗脆斷能力強(qiáng)，且碳化物尺寸對(duì)韌脆轉(zhuǎn)變溫度和斷裂韌性值的影響要比晶粒尺寸顯著的多。⑵通過(guò)不同低溫下的三點(diǎn)彎曲系列卸載試驗(yàn)及四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)

3、，在韌脆轉(zhuǎn)變下平臺(tái)末尾的過(guò)渡區(qū)溫度區(qū)間內(nèi)(-110～-60℃)：在較高的溫度區(qū)間（-70℃附近），解理斷裂的臨界事件是鐵素體晶粒尺寸裂紋擴(kuò)展進(jìn)入相鄰的第二個(gè)鐵素體晶粒，在這個(gè)過(guò)程中，裂紋擴(kuò)展需克服第一個(gè)鐵素體晶粒的阻力，進(jìn)入相鄰的第二個(gè)鐵素體晶粒；在較低的溫度區(qū)間（-110℃附近），解理斷裂的臨界事件是碳化物裂紋擴(kuò)展進(jìn)入相鄰的鐵素體晶粒，在這個(gè)過(guò)程中，裂紋擴(kuò)展需克服碳化物與鐵素體晶粒之間的界面阻力。⑶通過(guò)有限元計(jì)算分析得出，韌脆轉(zhuǎn)變下平

4、臺(tái)溫度區(qū)間可以分為三個(gè)不同的區(qū)域，不同區(qū)域的臨界事件不同，在低溫區(qū)（-150～-130℃）臨界事件是碳化物裂紋的起裂，因而臨界應(yīng)變就成為控制解理斷裂的主要參數(shù)。（起裂控制，只要滿足εp≥εpc即可）；在較低溫度(-130～-90℃)的過(guò)渡區(qū)，臨界事件是碳化物裂紋擴(kuò)展進(jìn)入母體晶粒，在這個(gè)過(guò)程中加工硬化對(duì)引發(fā)解理斷裂起著重要的作用；在韌脆轉(zhuǎn)變下平臺(tái)較高的溫度區(qū)間，臨界事件仍是第二相質(zhì)點(diǎn)裂紋擴(kuò)展進(jìn)入母體晶?？刂?，然而在這個(gè)過(guò)程中，在預(yù)裂紋尖端