塑性區(qū)對耐磨板合金疲勞裂紋擴展行為的影響

  耐磨板合金是目前公認(rèn)的最好的工程機械耐磨損材料之一,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。耐磨板合金具有優(yōu)異的耐磨性、韌性、加工性能。近30年對國產(chǎn)耐磨板的研究同樣表明,國產(chǎn)耐磨板合金同樣具有這些優(yōu)異的性能。

  關(guān)于耐磨板合金的耐磨疲勞性能,國外進行了部分研究,但研究結(jié)果不相一致。國內(nèi)對耐磨板合金耐磨性疲勞性能的研究,目前還鮮有文獻(xiàn)報道。

  科研人員結(jié)合國外的研究成果,部分參照ASTME647,研究了在飽和氧高溫高純水中,裂紋尖端處于小范圍屈服條件下,單向塑性區(qū)大小對國產(chǎn)耐磨板合金疲勞裂紋擴展行為的影響。 試驗研究對象為某公司提供的國產(chǎn)耐磨板合金,其主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:Ni60.03,Cr30.38,F(xiàn)e9.42,Cu0.13,Nb0.01,Mo0.07。合金經(jīng)真空熔煉后電渣重熔精煉,得到Φ150mm的鑄錠,熱軋成Φ25mm的棒材。棒材經(jīng)1050℃固溶后,經(jīng)750℃保溫15h脫敏化處理,加工成寬度16mm的緊湊拉伸試樣(CT)。脫敏化處理后,材料的室溫屈服強度為270MPa,325℃時的屈服強度為220MPa。

  通過在室溫空氣及325℃飽和氧高純水中進行疲勞裂紋擴展試驗,研究單向塑性區(qū)大小rp對耐磨板合金疲勞裂紋擴展行為的影響。結(jié)果表明:

  (1)同一頻率下,隨著rp的增加,裂紋擴展速率CGR加快,但環(huán)境影響因子Fen未發(fā)生明顯變化。
  (2)國產(chǎn)耐磨板合金的裂紋為穿晶型擴展,擴展過程中伴隨著少量分支,載荷的變化對支裂紋數(shù)量沒有明顯的影響。
  (3)在飽和氧高溫高純水中,國產(chǎn)耐磨板合金斷口為典型的耐磨疲勞特征,裂紋擴展形成韌性斷裂特征的山脊區(qū)和脆性疲勞斷裂的疲勞平臺。