低合金鋼韌脆轉變斷裂機理研究.pdf

1、本文對三種微觀組織（細晶細碳化物、細晶粗碳化物、粗晶粗碳化物）的16MnR鋼預裂紋試樣在韌脆轉變下平臺溫度區間的解理斷裂進行了研究。通過斷口觀察及細觀臨界參數值的測量；不同低溫下的沖擊試驗；不同低溫、不同卸載載荷下的三點彎曲系列卸載試樣預裂紋尖端的殘留裂紋觀察；有限元模擬裂尖前端的應力、應變和三向應力度分布以及結合Smith公式進行理論計算分析由位錯堆積作用產生的σL一項的作用等系列工作，得出以下主要結論：⑴通過對16MnR鋼不同組織的

2、材料進行不同低溫下(-99℃～20℃)沖擊韌度的研究，發現對每一種組織材料，對不同溫度，其動態屈服強度隨溫度的降低而升高，沖擊功隨溫度的降低而減小。這說明隨溫度的降低，材料的韌度減小、脆性增大。對相同溫度下，細晶細碳化物組織比細晶粗碳化物和粗晶粗碳化物組織的韌脆轉變溫度低，同一溫度下的沖擊韌度好，抗脆斷能力強，且碳化物尺寸對韌脆轉變溫度和斷裂韌性值的影響要比晶粒尺寸顯著的多。⑵通過不同低溫下的三點彎曲系列卸載試驗及四點彎曲試驗，可以發現

3、，在韌脆轉變下平臺末尾的過渡區溫度區間內(-110～-60℃)：在較高的溫度區間（-70℃附近），解理斷裂的臨界事件是鐵素體晶粒尺寸裂紋擴展進入相鄰的第二個鐵素體晶粒，在這個過程中，裂紋擴展需克服第一個鐵素體晶粒的阻力，進入相鄰的第二個鐵素體晶粒；在較低的溫度區間（-110℃附近），解理斷裂的臨界事件是碳化物裂紋擴展進入相鄰的鐵素體晶粒，在這個過程中，裂紋擴展需克服碳化物與鐵素體晶粒之間的界面阻力。⑶通過有限元計算分析得出，韌脆轉變下平

4、臺溫度區間可以分為三個不同的區域，不同區域的臨界事件不同，在低溫區（-150～-130℃）臨界事件是碳化物裂紋的起裂，因而臨界應變就成為控制解理斷裂的主要參數。（起裂控制，只要滿足εp≥εpc即可）；在較低溫度(-130～-90℃)的過渡區，臨界事件是碳化物裂紋擴展進入母體晶粒，在這個過程中加工硬化對引發解理斷裂起著重要的作用；在韌脆轉變下平臺較高的溫度區間，臨界事件仍是第二相質點裂紋擴展進入母體晶?？刂?，然而在這個過程中，在預裂紋尖端