铁素体-贝氏体双相钢的疲劳裂纹扩展特性



铁素体-贝氏体双相钢的疲劳裂纹扩展特性

汽车工业十分热衷于双相或三相高强度钢的研究，因为这些钢种具有优良的综合力学性能，但对这类钢疲劳和断裂特性的研究还比较少。本文试图确定贝氏体对铁素体贝氏体双相（FBDP）钢的疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth的作用。

试验使用低碳钢板材（厚度30mm），其化学成分（质量百分比）为Fe-0.08C-0.49Si-1.38Mn-0.017P-0.006S-0.036Al-0.022Nb，另有4.6×10-7的N2。试样经一系列热处理，以获得贝氏体含量不同的FBDP组织。运用光学显微镜和扫描电镜以及X-射线衍射分析微观组织和相组成，相的体积百分比用图像分析仪测定，经硬度和拉伸强度试验后进行疲劳试验。疲劳试验在旋转弯曲疲劳试验机上进行，频率为50Hz。用光学显微镜观察表面裂纹的形成以及测量裂纹的扩展，采用降载法确定ΔKth。试验主要结果如下。

（1）对于贝氏体体积百分比为50%～90%的铁素体-贝氏体钢来说，ΔKth在5.8～7.2MPa·m1/2范围内变化，在贝氏体体积百分比增加达到60%之前，ΔKth的值稍许下降，但此后随贝氏体含量增加而单调地增大。

（2）对于试验钢种来说，所观察到的ΔKth随贝氏体含量而变化的特性与拉伸强度随贝氏体含量变化的特性相似，这种现象归因于加载过程中组成相的强度变化和相互作用的普遍因素。组成相的可变强度已经由贝氏体转变期间不同程度的碳分配来解释。ΔKth随贝氏体百分比的变化也受到裂纹弯折特性的影响，因裂纹弯折可能影响裂纹的闭锁现象。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第12期

作者：A.Kumar et al

编译：张英才