中心疏松引起的棒料剪切面裂紋

情況說明

規格為中130mm的45號A型管帽棒料,經305℃預熱處理后進行橫向剪切,剪切后的棒料放置一段時間后,剪切面上出現裂紋,宏觀特征見圖4-14,裂紋穿過剪切面中心,將剪切面分為近似相等的兩半,剪切面四周未見異常損傷。裂紋沿棒料的縱向擴展,其深度約7mm,預切割后將此裂紋掰開,裂紋面上有明顯的放射狀條紋,根據條紋的走向判斷,裂紋起源于圓棒中心靠近剪切面的部位,如圖4-15箭頭所示。

微觀特征

用掃描電鏡對圖4-15箭頭所指的裂源區進行斷口觀察:該區域有兩條明顯的裂隙(圖4-16),裂隙內有自由表面特征(圖4-17),開裂面的擴展區域為穿晶解理特征。

將圖4-15所示的裂紋面磨制成金相磨面觀察,原棒中心部位有大量的疏松缺陷,裂源處的疏松缺陷聚集,且連接成串,最大的一處缺陷尺寸約1.4mmx0.4mm,見圖4-18

試樣經硝酸酒精試劑浸蝕后,疏松附近組織與正常部位相同,均為珠光體+鐵素體,見圖4-19。

分析判斷

上述觀察結果表明,45號A型管帽圓棒中心存在粗大且聚集的疏松缺陷,該缺陷降低了局部的塑性,在剪切應力作用下,起源于疏松缺陷處的裂紋迅速擴展,最終在剪切面上形成圖4-14所示的裂紋缺陷。