《表3 室温和高温下奥氏体耐热钢断裂特征及影响因素》

  提示：宽带有限、当前游客访问压缩模式

本系列图表出处文件名：随高清版一同展现

《奥氏体耐热钢低周疲劳性能研究进展》

1. 获取 高清版本忘记账户？点击这里登录

1. 下载图表忘记账户？点击这里登录

金属在承受载荷的情况下，表面疲劳裂纹的萌生通常由驻留滑移带（persistent slip band，PSB）在表面发展为“挤出脊”、“挤入沟”来解释[13]。PSB所在的位置正是循环塑性应变集中的位置，在循环过程中，金属表面某些PSB会继续发展使表面呈现出“挤出脊”和“挤入沟”形貌，然后在“挤出脊”和“挤入沟”内产生微裂纹[21-25]，如图1所示[22]。金属内部也可能是裂纹的策源地，由金属内部原始的晶格缺陷处容易产生应力应变集中，从而产生疲劳裂纹。Masayuki Kamaya[26]对316不锈钢在低周和极低周疲劳状态下裂纹萌生、扩展机理进行了研究，认为虽然材料疲劳断裂主要由表面裂纹引起，但内部损伤也会影响材料疲劳寿命，内部损伤主要包括内部开裂和局部损伤两种因素。而且，如果晶内或晶界处有第二相析出，会阻碍位错滑移，使位错塞积，同样造成应力集中，萌生穿晶微裂纹或沿晶微裂纹，成为疲劳裂纹核[13]。室温和高温（600～750℃）下奥氏体耐热钢断裂特征和断裂机理对比见表3[13，26-27]。韧性断裂的微观机制涉及微孔的萌生、长大和聚结[27-28]。通常，微孔从金属基体中的夹杂物、析出物、第二相颗粒等处萌生，并在有利的应变和应力影响下生长。随着塑性变形的进行，颗粒-基体共存体可通过脱粘或颗粒破裂使孔隙成核[29-30]。因此，材料的形变方式决定了孔隙的成核、生长和聚结，最终导致材料的断裂。McMeeking R M[31]研究了钝化裂纹尖端球形孔隙的生长过程，并总结了孔隙间距和尺寸对裂纹萌生时临界裂纹尖端开裂尺寸影响的试验结果。Broek D[32]发现，孔隙萌生很大程度上取决于成核位置处夹杂物颗粒的大小。除了由夹杂物成核外，孔隙也可能在析出物[33]、第二相[34-35]、晶界、剪切带或在亚结构非均匀处（如位错堆积等）[33]成核。由于位错相互作用和在变形过程中发生的微观结构变化引起的亚结构变化不仅会影响孔隙成核的方式，还会影响它们生长和聚结的过程。应变速率、变形程度和变形温度不仅会影响形变过程中材料的力学行为，而且对孔隙成核和生长过程有很大的影响。Lee W F等[36]注意到烧结316不锈钢的断裂表面上孔隙的深度和密度随着应变速率的增加而降低。Miura H等[37]发现孔隙的形状和分布对碳钢中的变形温度和应变速率较敏感。研究表明，随着温度和应变速率的增加，孔隙形状趋于球形。