低合金钢在不同低温下解理断裂机理的研究

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1、硕+学位论文摘要本文对三种微观组织(细晶细碳化物、细晶粗碳化物、粗晶粗碳化物)的16MI恹钢三点弯曲预裂纹试样的解理断裂进行了详细地研究。通过断口观察及细观临界参数值的测量；起裂源性质的分析比较；在不同温度下的塑性裂纹稳态扩展长度与断裂韧性的关系；裂尖前端的应力、应变和三向应力度分布的计算以及原始裂尖处小裂纹开裂和扩展的模拟等系列工作，得出以下主要结论：(1)细晶细碳化物比细晶粗碳化物和粗晶粗碳化物组织材料的韧脆转变温度低，断裂韧性高。对预裂纹试样而言，碳化物尺寸对韧脆转变温度和断裂韧性值有显著的影响，而晶粒尺寸对韧脆转变温度和断裂韧性值的影响

2、不显著。在韧脆转变温度区，断裂韧性值的分散是由于塑性裂纹稳态扩展长度的波动，而长度的波动是由塑性裂纹尖端宽度在其扩展过程中的随机波动加上组织中薄弱环节(如Fe3C、TiN及MnS等)随机分布所引起的。(2)在韧脆转变温度区，三点弯曲试样受载时，首先产生延伸区随后产生塑性裂纹。由于单位延伸区和塑性裂纹的扩展能量不依存于温度，所以断裂韧性主要决定于解理裂纹起裂时延伸区宽度(SZW)和塑性裂纹的长度(SCL)。在预裂纹三点弯曲实验中，韧脆转变温度区的断裂能量主要消耗在裂纹尖端的钝化与塑性裂纹扩展中。韧脆转变低温区，裂纹尖端在钝化过程中吸收大量能量从而

3、韧性陡升。因此，在韧脆转温度区断裂韧度由延伸区、塑性裂纹的扩展阻力和脆性解理发生的迟早决定。在韧脆转变低温区和下平台温度区，COD值与SZW+SCL成正比关系，断裂韧度可用塑性裂纹稳态扩展长度来度量。(3)在解理断裂过程中，微裂纹的形核是决定解理断裂的关键之一。对热处理获得的三种微观组织的16Ml瓜钢在较大的低温范围(．30℃～．150℃)内确定了以下不同的解理起裂源：晶界碳化物开裂、夹杂物开裂、较大的碳化物界面分离、球状碳化物与铁素体基体分离、晶粒边界开裂。通过断口观察发现在韧脆转变陡升的温度区细晶细碳化物和细晶粗碳化物组织的起裂源特征发生突

4、变：是较大的夹杂物(TiN)开裂；而在下平台温度区细晶粗碳化物、粗晶粗碳化物组织的起裂源特征主要是晶界碳化物起裂。反映了细晶组织的韧性陡升与夹杂物开裂有关，粗碳化物组织的断裂韧性与碳化物有关。关键词：韧脆转变塑性裂纹扩展断裂韧性解理起裂源有限元低合金钢在不同低温下解理断裂机理的研究AbstractBaSedonobsen，atioIlSof。心aCturesurfaces甜ldmeaSurements0t。localcriticalp猢eterS，analysisandcomp耐sonofnatureofcleaVagetriggeringsi

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