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本文标题："钢铁材料的碳化物-疲劳裂纹检测光学显微镜"
新闻来源：未知 发布时间：2016-8-9 1:45:59 本站主页地址：http://www.jiance17.com
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 C
6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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