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钢铁材料的碳化物-疲劳裂纹检测光学显微镜
所属分类：显微镜百科 点击次数：556 发布日期：2022-06-20
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钢铁材料的碳化物-疲劳裂纹检测显微镜疲劳裂纹扩展 疲劳裂纹在再结晶层内部或再结晶层与基体界面上萌生后，裂纹以沿枝晶间穿枝干的形式向内扩展。这是由于定向凝固高温合金消除了宏观的横向晶界，纵向晶界平行于应力轴，裂纹扩展方向与应力轴垂直，故在一般情况下，长距离的沿晶扩展不大可能。但在叶片断裂过程中，当裂纹沿垂直应力轴方向扩展一段距离后，由于叶片不可避免地存在扭转振动，因而发生沿纵向晶界的断裂，地面燃气轮机定向凝固叶片的断裂中经常发生纵向晶界断裂的方式。因此，疲劳裂纹由再结晶层扩展至定向凝固高温合金基体后，其扩展的快慢主要受定向凝固高温合金显微组织的影响。一般来说，影响定向凝固高温合金裂纹扩展的主要因素有：枝晶间距以及碳化物形态与分布。 关于显微组织对裂纹扩展的影响，如碳化物的影响，以往的研究多集中在钢铁材料研究上，钢铁材料的碳化物主要是Fe3c型，研究表明，细小、圆滑、均匀分布的碳化物对裂纹扩展的阻碍效果较好，这是因为细小均布的碳化物有较强的弥散强化作用，可使材料的变形抗力增大，从而使裂纹扩展速率减慢。对于定向凝固高温合金，碳化物一般为铸态下初生的MC型碳化物以及固溶时效态后次生的M6C、M23 C6型化合物。一般来说，由于顺序凝固工艺的影响，初生碳化物尺寸一般较粗大，同时硬度较高、塑性较差，在外力的作用下自身会发生开裂或在与基体的界面处发生开裂，也就是说初生碳化物可使疲劳裂纹加速扩展。初生碳化物在固溶过程中的重新析出有利于改变外力作用下碳化物开裂的倾向。次生的M6C、M23 C6型通过热处理工艺，可呈颗粒状或针状分布，一般来说，晶内分布的次生碳化物对疲劳裂纹的阻碍作用要高于晶界。 枝晶间距对定向凝固高温合金疲劳裂纹扩展的影响，主要表现在扩展路径的影响上。枝晶间距小，疲劳裂纹扩展时，就必须穿过较多与应力轴相互平行的、强度较高的枝干区才能继续扩展，所以小的枝晶间距可以减缓裂纹扩展的速度，延长扩展阶段的寿命。但另一方面，由于定向凝固高温合金叶片工作温度较高，叶片的蠕变变形不可忽视，枝晶间距小，晶界面积相对较多，高温蠕变性能会有所弱化。因此从裂纹扩展抗力和蠕变抗力两方面考虑，定向凝固高温合金叶片的枝晶间距应控制在一定的范围内。
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