斷裂掃描與分析

使用SEM觀(guān)察到的樣品在850℃的溫度下獲得了流變曲線(xiàn)，并且切口半徑為2mm。在選定的參考條件下，可以進(jìn)一步解釋不同應(yīng)力狀態(tài)和變形溫度對(duì)樣品的斷裂機(jī)理和影響規(guī)律。
 

當(dāng)變形溫度為850°C時(shí)，處于不同應(yīng)力狀態(tài)的截面被尺寸不同的凹坑占據(jù)。凹痕是宏觀(guān)特征，反映了材料塑性變形中內(nèi)部空隙的生長(zhǎng)和會(huì)聚。這再次證明了35CrMo鋼的拉伸破壞是由典型的韌性斷裂引起的。在考慮空隙旋轉(zhuǎn)和空隙形狀變化的因素后，韌性斷裂以不同的形式發(fā)生，但是基本過(guò)程是相似的。它們都以正應(yīng)力狀態(tài)出現(xiàn)，并具有正應(yīng)力三軸性和斷裂表面上的粗糙凹痕。應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)表明，隨著應(yīng)力三軸性的增加，斷裂應(yīng)變減小，這是明顯的，并由微觀(guān)孔隙的增長(zhǎng)反映出來(lái)。當(dāng)凹口的半徑減小時(shí)，即，隨著應(yīng)力三軸性的增加，凹痕的直徑和深度減小。這是因?yàn)檩^高的應(yīng)力三軸度會(huì)在材料中產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，并且在較小的應(yīng)變下會(huì)發(fā)生斷裂。在拉伸應(yīng)力下引發(fā)的材料中的空隙不會(huì)積聚和生長(zhǎng)，也不會(huì)沿拉伸方向延伸。取而代之的是，隨著應(yīng)力三軸性的降低，材料的斷裂應(yīng)變?cè)黾?，在相同的?yīng)變速率下，變形時(shí)間增加，并且材料中的空隙不斷增長(zhǎng)并積累。因此，凹坑的橫截面大而深。

顯示了在850°C至1150°C的溫度下應(yīng)變，缺口半徑為2 mm的樣品的斷裂掃描形態(tài)。在相同的應(yīng)力狀態(tài)下，變形溫度對(duì)材料橫截面的收縮有顯著影響。結(jié)果表明，隨著溫度的升高，斷面的收縮率急劇增加，而35CrMo鋼的頸縮能力隨溫度的升高而明顯提高。

當(dāng)變形溫度為850℃時(shí)，凹坑淺并且尺寸不同。在此較低的溫度下，相鄰凹痕的綜合變形能力和縮頸能力降低，這降低了材料的損傷容限。隨著變形溫度的升高，相鄰凹坑之間的凹坑壁被撕裂，并且凹坑的數(shù)量逐漸減少。由于溫度的升高，材料的斷裂應(yīng)變?cè)黾樱瑥亩鵀槲⒖椎纳L(zhǎng)和積累留出了足夠的時(shí)間，尤其是在凹坑逐漸加深的拉伸方向上。最后，這些凹坑合并為一個(gè)凹坑，從而使各個(gè)凹坑得以生長(zhǎng)。當(dāng)溫度達(dá)到1050°C和1150°C時(shí)，斷口上的凹痕數(shù)量急劇減少，并且凹痕明顯增加和加深，表明35CrMo鋼在高溫下具有良好的塑性。高溫變形下的酒窩壁表現(xiàn)出明顯的滑移特性，這是較大的塑性應(yīng)變的一個(gè)顯著特征，這也解釋了流變應(yīng)力曲線(xiàn)中的斷裂應(yīng)變值隨溫度升高而增加的現(xiàn)象，即破壞能力極限。在較高的溫度下材料的強(qiáng)度會(huì)提高。

結(jié)論

進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)和拉伸卸載試驗(yàn)，以研究35CrMo鋼的裂紋萌生和斷裂行為。主要結(jié)論如下：（1）35CrMo鋼中的裂紋形成是由于高溫拉伸過(guò)程中微腔的形核，生長(zhǎng)和聚結(jié)而引起的。隨著位錯(cuò)密度的疊加，由于晶粒的異質(zhì)性而產(chǎn)生了應(yīng)力集中，并且首先發(fā)生了形核。空隙生長(zhǎng)和聚結(jié)的過(guò)程導(dǎo)致材料的破裂。夾雜物（例如Ca和Al ₂ O _3的化合物）是導(dǎo)致空穴成核的主要異質(zhì)相。（2）應(yīng)力三軸性對(duì)35CrMo鋼的流變行為的影響非常顯著。應(yīng)力三軸度較高的樣品首先達(dá)到峰值應(yīng)力，峰值應(yīng)力高于應(yīng)力三軸度較低的樣品，斷裂應(yīng)變較低。溫度對(duì)35CrMo鋼的斷裂應(yīng)變范圍影響不大，但斷裂應(yīng)變隨著拉伸溫度的升高而略有增加。（3）在相同的拉伸變形溫度下，鋼的再結(jié)晶度隨應(yīng)力三軸性的增加而降低；動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸大，而斷裂表面的凹坑又小又淺。但是，溫度主要反映在截面的收縮率上。35CrMo鋼在高溫下表現(xiàn)出良好的塑性，斷裂凹痕大而深。

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