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X80钢断裂过程中的孔洞行为

何润  
【摘要】: 本文研究了拉伸和冲击条件下,高强高韧X80钢中夹杂物的变形与孔洞的萌生规律。并通过扫描电镜,观察了X80钢中夹杂物的形态、大小及其变形等等,获得了拉伸状态下孔洞萌生的起始应变、断裂应变。通过分析讨论,可以得出如下结论: (1)按照临界孔洞扩张比理论和R-T模型进行计算,X80拉伸时宏观临界孔洞扩张比参数V_(GC)与文献[41]的很接近,说明拉伸时仍然可以用宏观临界孔洞扩张比参数V_(GC)作为判据,即V_(GC)=ε_pexp(3/2T)=3.47±0.17,但相对比较保守,为了充分利用材料,因此需要对临界孔洞扩张比理论进行合理的修正; (2)X80钢试样冲击断裂时的宏观形式的临界孔洞扩张比VGC与拉伸时的结果有很大的偏差(相差39%~200%)。这说明在冲击断裂的后期,临界孔洞扩张比理论已不再适用,可能是因为它忽略了冲击断裂过程后期孔洞的大量形核的缘故。因而在冲击状态下不能再用临界孔洞扩张比参数作为材料断裂的判据,寻求适合这种高强高韧性的X80钢各种应力状态下的断裂判据是非常必要的,有待进一步研究;对拉伸和冲击断口进行了扫描电镜观察,拉伸断口每视场孔洞数在两千以上,冲击断口每视场孔洞数在五百以上。 (3)对不同拉伸试样变形分析,呈现出各向异性;对不同变形程度拉伸试样纵截面的观察,可知孔洞萌生的起始应变为14%,断裂应变为24%;在拉伸断裂过程的后期,孔洞的萌生和长大过程是剧烈发展的;通过扫描电镜观察孔洞的形态呈现椭圆形,与Gurson模型和临界孔洞扩张比理论中视为等效圆,有本质差别。 (4)X80钢中的夹杂物以CaO-MgO-Al_2O复合夹杂为主;夹杂物的变形程度与拉伸程度有很大关系:拉伸程度越大,夹杂物长短轴比越大(即夹杂物变形量越大),而且夹杂物变形的长轴方向跟拉伸主轴方向的偏角变得越小,即夹杂物变形方向跟拉伸主轴方向趋于平行;相反,拉伸程度越小,夹杂物长短轴比越接近1(形态趋于圆形),而且夹杂物变形的长轴方向跟拉伸主轴方向的偏角越大。


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