zg42crmo缩松区疲劳裂纹的偏折和微裂纹的形成

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1、维普资讯http://www.cqvip.com0～．L第32卷第10期金属学报1996年10月ACTAMETALLURGlCASINICAZG42CrMo缩松区疲劳裂纹的偏折和微裂纹的形成TF77f．√赵芳欣¨张瑛洁张松赵祖欣’尹绍奎李德成J—一一I]机械工亚葡而造研究所、沈阳1100212)沈阳工业大学沈阳1100233)东北大学，沈阳110006要测定了zG42CrM。高周疲劳裂坟扩展速率，对疲劳裂纹扩展过程进行了盘相追踪观察用EPM研究了靖松及其表面徽裂纹和硫化物的形态、用TEM研究了裂纹顶端位错组态和精移特征讨论了缩梧对裂

2、纹捕获和偏折对疲劳裂纹扩展的双重影响及微裂纹萌生的可能机制关键词ZG42CrMo,，兰墨翌圣恒堑!兰竺；钢，J、缩松使铸钢拉伸性能降低等辎晶与柱状晶交界处形成的缩松带成为铸钢中冲击韧性最低的区域．缩松具有减缓疲劳裂纹扩展的效应裂纹路径周期性地偏离名义扩展平面是提高疲劳裂纹扩展表观阻力的一种可能机制“．位于裂纹路径上的障碍使裂纹前沿倾斜或扭曲、可以提高裂纹的扩展阻力．本文研究ZG42CrMo缩松对疲劳裂纹扩展速率的影响．1实验方法试样分别取自zG42crMo模拟试块的缩松区和非缩松区．热处理工艺为：600℃保温2h，960—980℃保

3、温3—4h，炉冷至750℃；850—860℃保温3h，油冷；580℃保温4h，空冷．用三点弯曲试样测量疲劳裂纹扩展速率dL／dN,试样尺寸为15mm×30mm×130弛mm．实验在】0t程序控制高频疲劳试验机上进行、采用恒载荷控制，波形为正弦波№lPm=4．41kN，△P=1．47kNR=0．5实验频率厂=12550Hz．在dL／dN测试过程中对裂纹进行金相追踪观察．用JEM一1ooCxIl电子显微镜观察疲劳裂纹顶端的位错组态和滑，、／一移特征用EPM一8lOQ电子探针仪研究缩松和其中的微裂纹与硫化物．2实验结果与分析2．1缩松区疲

4、劳裂纹扩展特征图l为ZG42CrMo的dL／dN-AK关系图结果表明，与非缩松区相比，缩松区疲劳收到初稿日期I996_o2_o5．收到修改稿日期l996--05—06r车文通讯联系人：赵芳欣．高级工程师，沈阳I110021)机械工业部沈阳铸造研究所维普资讯http://www.cqvip.com金属学报32卷裂纹扩展速率始终最低．图2a为缩松区疲劳裂纹扩展路径疲劳裂纹并未从箭头1所指的线切割槽底部产生，而从靠近缩松A的箭头2处产生．由于==口口缩松A的存在裂纹产生偏折．穿过缩松Al2后主裂纹分叉，成为两条主裂纹．经过缩松B后．又合并

5、成一条主裂纹．图2b为图2a++ⅡⅡ局部的金相追踪像，图中示出裂纹遇缩松偏1‘2折的细节，箭头3与图2a中的箭头3为同一部位通常情况下，主裂纹进入一个缩松产生一次偏折．图3是一条产生偏折的理想线裂纹的示意图．对于退化(L一O)的偏折，局部I型和II型应力强度因子和可以写为”l51O152025△MPam，2式中的Kr和K11分别为无偏折主裂纹的I一0田z【j40M。明dL／d—AK天糸幽型和II型应力强度因子．取对的一级近g-ld／d△ellsofzG4CrMospeci-似，无限小偏折的无量纲因子为menstakenfromdff

6、erentpositions=。s～s警I2—=一一(sin2+十s郇i)Ja21=Ln“；j+si毒“了)。22=(co+3co0s萼)Suresh等人(83总结了偏折裂纹的应力强度因子解与裂纹偏折角和偏折部分长度之间的关系，对一条偏折部分长度Ld：O．1厶远场拉应力强度因子为墨的线裂纹(图3)，给出了偏折角与近顶端应力强度因子K【和K2的关系．结果表明，在=45。时，为的一半左右将上述理论推广到路径周期性偏折的疲劳裂纹，可得周期性偏折裂纹沿投影的I型平面的表观裂纹扩展速率近似式dL／dN=[rcosa+(1一r)】(dL／dW)

7、1(3)式中r=Ld／(L}厶)为偏折长度比，L是在与远场拉伸轴垂直的扩展平面上的每段扩展距离．Ld是斜裂纹沿偏折方向的每段扩展距离．(dL／dJ、是受到相同大小的有效应力强度因维普资讯http://www.cqvip.com0期赵芳欣等：ZO42CrMo缩橙区疲劳裂纹的偏折和微裂纹的形成1059子作用的直裂纹的扩展速率图2ZG42CrMo缩松区疲劳裂纹扩展过程Fig．2ProcessoffatiguecrackgrowthinporosRyareaofZG42CrMo(a)pathoffatiguecrackgrowth『h)cr

8、ackdeflectioncausedbyporosity／图3偏折裂纹示意图图4疲劳断口缩松表面微裂纹的二次电子像Fig．3SchematicdiagramofdeflectioncrackFig．4Secondaryelectro