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助于沉淀物的重溶厚壁不銹鋼管低頻循環軟化的速率較大

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-18  瀏覽次數:0 選擇視力保護色:

[摘要]中華不銹鋼網社會各界報道:厚壁不銹鋼管裂紋起始機理按照基本觀點,重要的是不僅要找出疲勞裂紋產生的部位,還要找出裂紋是怎樣

中華不銹鋼網社會各界報道:厚壁不銹鋼管裂紋起始機理按照基本觀點,重要的是不僅要找出疲勞裂紋產生的部位,還要找出裂紋是怎樣開始的。需要這種知識,才有可能提出某些辦法,以阻止或延緩裂紋的開始。我們可以提出這樣的問題:是否存在著微觀的預裂紋損傷?厚壁不銹鋼管有無只形成一條裂紋的材料就導致系統破壞的微觀機理?在以下各段中將提出一些已有的資料,并試圖對這些問題的解答加以討論。
  
  透射電子顯微鏡,曾經廣泛用于觀察出現裂紋前的滑移帶中的范性形變產物。將滑移中的位錯結構與周圍基體結構進行比較時,前者代表較高的應變幅或硬化后期;厚壁不銹鋼管出銅在這方面的情況,并示出被基體中密集的位錯塊所包圍的滑移帶內的完整的胞狀墻。圖9示出純鋁在更早期的發展情況,圖中將厚壁不銹鋼管表面的位錯結構與表面的滑移帶外形作了比較。在這種情況下,一些刃型位錯簇(偶極子)集中在這些滑移帶內。在基體處于較低的硬化狀態時,為什么范性形變還要在這些滑移帶內繼續進行?這是個尚未解決的耐人尋味的問題。
  
  中華不銹鋼網社會各界報道:在最后幾個循環中,宏觀裂紋突然成長以前,疲勞的進展在肉眼下是隱蔽的和不易顯現出來的。這一觀察在早期便得出了累積疲勞“損傷”概念,即在無特征的壽命期間,通過累積最后達到材料的迅速斷裂。早期的金相觀察發現,厚壁不銹鋼管損傷主要包含著一些微觀裂紋的成長,但同時材料在疲勞過程中亦在普遍衰減。雖然疲勞引起材料衰減的個別實例的確存在,但是疲勞失效最常見的形式還僅僅是由裂紋的起始和成長一直到靜力失效為止。在大多數情況下,不帶裂紋的材料仍然和新的一樣。
  
  所有以上討論并不是說,施加疲勞應力不改變材料的硬度。但是,我們要將硬化或軟化或這兩者與一般所謂厚壁不銹鋼管結合鍵的衰減加以區別。
  
  在任何“正常行為”的疲勞失效中,可以確定出一般的程序;即是說,一個原來處于某種程度的硬化狀態的厚壁不銹鋼管,當承受均勻的循環載荷時,根據材料、載荷振幅和溫度的不同,將被進一步硬化或軟化。假使由于試樣外形造成應力集中,這種硬化/軟化將不是均勻的,并在應力的最高點處更為強烈。對于某些厚壁不銹鋼管,經過幾次循環后硬化/軟化就達到“飽和”,并在整個壽命期間不再出現總體的變化。而對另一些材料,硬化/軟化則一直進行到最終失效為止。對于許多材料,假使其對應溫度(T/Tm,)小于0.5左右時(Tm-熔化溫度),時間對范性形變的影響可以忽略不計。
  
  中華不銹鋼網社會各界報道:這些長程序應力的回復,會減少厚壁不銹鋼管滑移的機械可逆性,并產生另一些位錯亞結構。滑移的分散是與局部循環應變硬化并存的。這種硬化是通過位錯密度的增加對流變應力的作用;最后,位錯結構伴隨著應變硬化的飽和而達到平衡。這種平衡結構的間距是重要的,它可能控制著起始疲勞開裂的尺度,這一點將在下面進行討論。曾經認為,在應變硬化(軟化)飽和時,位錯運動在亞結構的范圍內可能是可逆的,這種可逆性可用Bau schinger效應加以解釋。因此,溫度與時間對循環形變的主要影響是促進波紋狀滑移,導致出現一種較均勻的位錯結構和減小可逆性滑移的尺度。
  
  循環應變軟化,是原始冷加工的單相材料和許多重要工業沉淀硬化合金的特征。在一些鋼、鐵一碳鈦和鎳基高溫合金,曾經發現軟化,在這些厚壁不銹鋼管中是由于滑動的位錯將沉淀物質點切斷所致。切斷質點,要求沉淀相與基體有足夠的共格,在界西上積累足夠大的應力以便穿透。因此,平面滑移有助于循環應變軟化,其作用明顯的是使循環滑移不斷集中。曾經認為,局部循環滑移位移可能將沉淀物質點碎化到它們被溶解到基體中,并形成象在鐵一碳合金中發現的那種無沉淀物的通道。然而,在厚壁不銹鋼管中,這些帶的來源仍然是有爭議的。高溫與時間有助于沉淀物的重溶;在一種鎳基高溫合金中,在同樣范性應變范圍內曾經發現,低頻循環軟化的速率較大。
  
  在中等高溫下,例如在低于最終時效階段的溫度進行熱處理時,往往出現循環應變時效,并經常伴隨著鋸齒型的屈服現象(Portevin-LeChatelier效應)。厚壁不銹鋼管的循環應變時效硬化,逐漸地用沉淀使滑移帶不起作用,并迫使滑移轉移到相鄰面上,而不是減少滑移的尺度或改變滑移的特征。相反,原始存在的非共格沉淀物,顯著地減少平均自由滑移距離,并提高循環應變硬化速率。中華不銹鋼網社會各界報道

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