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本文標題："鋼鐵材料的碳化物-疲勞裂紋檢測光學顯微鏡"
新聞來源：未知 發布時間：2016-8-9 1:45:59 本站主頁地址：http://m.zulinpingtai.cn
鋼鐵材料的碳化物-疲勞裂紋檢測顯微鏡
疲勞裂紋擴展
疲勞裂紋在再結晶層內部或再結晶層與基體界面上萌生后，裂
紋以沿枝晶間穿枝干的形式向內擴展。這是由于定向凝固高溫合金
消除了宏觀的橫向晶界，縱向晶界平行于應力軸，裂紋擴展方向與
應力軸垂直，故在一般情況下，長距離的沿晶擴展不大可能。但在
葉片斷裂過程中，當裂紋沿垂直應力軸方向擴展一段距離后，由于
葉片不可避免地存在扭轉振動，因而發生沿縱向晶界的斷裂，地面
燃氣輪機定向凝固葉片的斷裂中經常發生縱向晶界斷裂的方式。因
此，疲勞裂紋由再結晶層擴展至定向凝固高溫合金基體后，其擴展
的快慢主要受定向凝固高溫合金顯微組織的影響。一般來說，影響
定向凝固高溫合金裂紋擴展的主要因素有：枝晶間距以及碳化物形
態與分布。
關于顯微組織對裂紋擴展的影響，如碳化物的影響，以往的研
究多集中在鋼鐵材料研究上，鋼鐵材料的碳化物主要是Fe3c型，研
究表明，細小、圓滑、均勻分布的碳化物對裂紋擴展的阻礙效果較
好，這是因為細小均布的碳化物有較強的彌散強化作用，可使材料
的變形抗力增大，從而使裂紋擴展速率減慢。對于定向凝固高溫合
金，碳化物一般為鑄態下初生的MC型碳化物以及固溶時效態后次生
的M6C、M23 C6型化合物。一般來說，由于順序凝固工藝的影響，
初生碳化物尺寸一般較粗大，同時硬度較高、塑性較差，在外力的
作用下自身會發生開裂或在與基體的界面處發生開裂，也就是說初
生碳化物可使疲勞裂紋加速擴展。初生碳化物在固溶過程中的重新
析出有利于改變外力作用下碳化物開裂的傾向。次生的M6C、M23 C
6型通過熱處理工藝，可呈顆粒狀或針狀分布，一般來說，晶內分
布的次生碳化物對疲勞裂紋的阻礙作用要高于晶界。
枝晶間距對定向凝固高溫合金疲勞裂紋擴展的影響，主要表現
在擴展路徑的影響上。枝晶間距小，疲勞裂紋擴展時，就必須穿過
較多與應力軸相互平行的、強度較高的枝干區才能繼續擴展，所以
小的枝晶間距可以減緩裂紋擴展的速度，延長擴展階段的壽命。但
另一方面，由于定向凝固高溫合金葉片工作溫度較高，葉片的蠕變
變形不可忽視，枝晶間距小，晶界面積相對較多，高溫蠕變性能會
有所弱化。因此從裂紋擴展抗力和蠕變抗力兩方面考慮，定向凝固
高溫合金葉片的枝晶間距應控制在一定的范圍內。
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