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結(jié)果與討論

腔形核和裂紋萌生

顯示了各種應(yīng)變水平下的拉伸曲線。在變形的初始階段，應(yīng)力迅速增加直到達到40 MPa，然后逐漸逐漸變得平緩。當(dāng)應(yīng)變達到0.54時，應(yīng)力達到最大值。超過此水平，應(yīng)力將隨著應(yīng)變的增加而急劇下降。顯示的實驗斷裂應(yīng)變?yōu)椤?br /> 頸縮現(xiàn)象是當(dāng)施加的負(fù)荷最大化時在樣品的局部區(qū)域中發(fā)生的顯著收縮。如所示，隨著應(yīng)變的增加，頸縮變得越來越明顯。當(dāng)應(yīng)變達到0.54時，應(yīng)力峰值出現(xiàn)在拉伸樣品中。研究表明，在拉伸試驗中出現(xiàn)此應(yīng)力峰值后，材料開始失效。樣品中形成微裂紋，肉眼觀察到頸縮。一旦開始形成微裂紋，額外的外部應(yīng)力就會導(dǎo)致宏觀裂紋的發(fā)展，并最終導(dǎo)致材料斷裂和破壞。當(dāng)應(yīng)變達到0.6時，樣品表面開始出現(xiàn)明顯的宏觀裂紋。當(dāng)應(yīng)變達到0.8時，頸縮非常嚴(yán)重。盡管此時沒有在樣品中形成明顯的裂紋，但如觀察到的微觀結(jié)構(gòu)所證明的那樣，裂紋在樣品中的傳播非常嚴(yán)重。隨著壓力持續(xù)增加，
 

在對35CrMo鋼樣品進行軸向線切割后，觀察了熱變形區(qū)的顯微組織，以進一步了解高溫塑性變形裂紋的萌生和傳播機理。

當(dāng)應(yīng)變達到0.2并開始高溫塑性變形時，一些奧氏體晶粒開始生長。但是，該應(yīng)變還不足以產(chǎn)生大的微裂紋。當(dāng)應(yīng)變達到0.4時，晶粒的生長要比0.2應(yīng)變時的晶粒長得多，并且在微觀結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)一些微小的空隙。當(dāng)應(yīng)變達到0.54時，出現(xiàn)應(yīng)力峰值。晶粒在軸向方向上拉長，并且許多晶粒顯著生長。因為變形量小，所以形成的重結(jié)晶核的數(shù)量少，并且開始形成微小的空隙。表明在空核和生長過程中發(fā)生了重結(jié)晶。另外，當(dāng)應(yīng)變增加到0.6時，在晶界發(fā)生明顯的重結(jié)晶成核。同時，空隙成核并主要在軸向上形成。當(dāng)應(yīng)變增加到0.8時，空隙會進一步增長，并且所有的重結(jié)晶都發(fā)生在熱影響區(qū)。當(dāng)空隙增長并會聚時，應(yīng)變達到0.97，并且樣品經(jīng)歷軸向拉伸應(yīng)力斷裂。
 

3.2。異相對空隙引發(fā)的影響

通過高溫?zé)崂旌涂s頸過程，可以確定組織分析。在35CrMo鋼的晶界處不發(fā)生裂紋成核和萌生，而是在晶粒內(nèi)部發(fā)生。由于高溫和高應(yīng)變速率，在晶粒的異相附近出現(xiàn)高位錯密度。這導(dǎo)致位錯密度增加，從而容易積聚其產(chǎn)物。隨著位錯積累的增加，空洞會形核，隨著空洞生長引起的應(yīng)變和應(yīng)力集中的增加，晶界處會形成裂紋。
 

不同應(yīng)力三軸性的流變行為和斷裂應(yīng)變

示出了35CrMo鋼在不同溫度和0.5 s ^-1應(yīng)變速率下的缺口半徑的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線。在拉伸變形開始時，應(yīng)力增長非常迅速。當(dāng)達到應(yīng)變時，流變應(yīng)力緩慢增加。當(dāng)拉伸曲線達到一定的應(yīng)變時，材料中空隙的產(chǎn)生和積累會迅速削弱材料的抗變形能力，流變應(yīng)力會急劇下降，直到發(fā)生材料斷裂。

使用SEM觀察斷裂，以調(diào)查和評估空隙成核機理。生成的圖像如所示。鋼水中的夾雜物主要由各種脫氧劑（如FeSi，Al和SiMn）和精煉劑（如CaF ₂和NaCl）組成，它們被氧化為Al ₂ O ₃，SiO ₂，MnO，Al ₂ O ₃ -SiO ₂–冶煉過程中–MnO和Ca化合物。這些內(nèi)源性夾雜物也可以在隨后的固化階段形成次級脫氧產(chǎn)物。這些脫氧的氧化物在隨后的冷卻過程中可能無法從鑄錠中沉淀出來，從而形成夾雜物。夾雜物顆粒通過能量色散X射線光譜法（EDS）分析。如所示，35CrMo鋼中的夾雜物主要是內(nèi)源的。Ca和Al的合金元素被氧化形成夾雜物，例如Ca化合物和Al ₂ O ₃。在熱處理和熱處理過程中，它們對鑄錠的機械性能，可塑性，韌性和疲勞極限的影響非常明顯。這些夾雜物會導(dǎo)致應(yīng)力集中和微裂紋形成，從而導(dǎo)致鑄錠失效。因此，在35CrMo鋼錠熔化過程中，應(yīng)嚴(yán)格限制使用含Al的脫氧劑和相關(guān)的含Ca的精煉劑。
 

顯示了具有不同缺口半徑的試樣在850°C時的真實應(yīng)力-真實應(yīng)變曲線。如，應(yīng)力更快地達到其峰值，并且隨著切口半徑的減小，峰值應(yīng)力增大。換句話說，具有較高應(yīng)力三軸性的樣品較早達到最大應(yīng)力，并且峰值應(yīng)力值高于具有較低應(yīng)力三軸性的樣品。另外，當(dāng)達到峰值應(yīng)變時，應(yīng)力-應(yīng)變曲線在高應(yīng)力三軸性的條件下迅速減小，并且在較低應(yīng)變水平的條件下發(fā)生斷裂。這種現(xiàn)象不僅與材料在拉伸過程中的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，而且與基體中的再結(jié)晶程度和位錯an滅的程度有關(guān)。隨著拉伸溫度的升高，曲線的總應(yīng)變范圍幾乎沒有差異。此外，峰值應(yīng)力逐漸減小。分析表明，在低應(yīng)力三軸性條件下，試樣變形均勻，變形中積累的能量更充分地用于顯微組織的轉(zhuǎn)變。例如，在高拉伸溫度下，再結(jié)晶晶粒的形核和生長以及高能邊界活性的增強為位錯消除提供了有利條件。因此，低應(yīng)力三軸性和高拉伸溫度有利于降低流變性，并增加斷裂應(yīng)變。

高溫下的斷裂應(yīng)變值是反映材料塑性變形的重要指標(biāo)。切口半徑和溫度對斷裂應(yīng)變的影響如所示。在相同的拉伸變形溫度下，隨著切口半徑的減小，斷裂應(yīng)變減小，也就是說，在相同的應(yīng)力條件下，應(yīng)力水平的增加對應(yīng)于材料可塑性的降低，并且材料更容易斷裂。在相同的應(yīng)力狀態(tài)下，隨著拉伸變形溫度的升高，35CrMo鋼的斷裂應(yīng)變增加，塑性增加，抗斷裂變形性增強。
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