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不锈钢管内高压成形中裂纹的产生及扩展分析
发布者:不锈钢管厂(www.dosprings.com) 发布时间:2019/10/2 阅读:167

   通过浙江宏盛特钢有限公司研究人员观察,在不锈钢管中间位置处发现了微裂纹,其他部位没有发现裂纹的存在,由此可知,胀形的支管顶端位置的壁厚最薄,也是最易产生破裂的部位,图为区域I中微裂纹的探伤照片中夹杂物(圆圈标注位置)作为硬相粒子,与基体之间屈服应力差别很大,从而导致了其所在位置易产生应力集中,所以在不锈钢无缝管的内高压成形过程中,裂纹在铁素体内部的夹杂物处产生,裂纹产生的能量与夹杂物的尺寸有关。而残余奥氏体相变产生的马氏体以及冷却过程中产生的马氏体作为硬相,并没有成为裂纹源,一是由于不锈钢管中的马氏体的硬度比夹杂物的硬度要小很多,二是在奥氏体发生马氏体相变时,本身释放了应力,抑制了裂纹的产生。

 

    微裂纹通过长大或合并进行扩展,扩展方向平行于铁素体的拉伸方向。而其扩展路径并非沿晶界方向而是穿过晶界,有发生穿晶断裂的迹象。而大裂纹的形成,则是需要夹杂物接近铁素体晶界,并且存在相邻的夹杂物,随着变形的增大,裂纹之间发生融合,则产生了大裂纹,如图所示;若不存在相邻夹杂物产生的裂纹,则裂纹的扩展较为缓慢,如图所示。另外,有些不锈钢管内部的微裂纹尖端呈现为圆形,长大受到了阻碍,这是由于其几乎处于铁素体的中心处,存在于铁素体晶界处的残余奥氏体在变形时发生马氏体相交,吸收了部分变形能,释放了铁素体晶界处及晶粒内部的部分应力,延缓了铁素体的变形,从而阻碍了单个微裂纹的长大。

 

    残余奥氏体分布于铁素体的内部或晶界处,这就决定其有一定的几率出现在裂纹扩展的路径上,裂纹在沿铁素体拉伸方向扩展过程中,残余奥氏体通过相变吸收能量,从而释放裂纹尖端的应力,并由于其相变成为马氏体后硬度增加,而成为裂纹扩展的障碍物,从而抑制裂纹的相互融合。如图所示,三处夹杂物诱发产生了微裂纹,而在它们相互融合的路径上存在两个残余奥氏体晶粒,使它们的相互融合受到了阻碍,在图所示的电子背散射像中,可以明显的区分残余奥氏体相变产生的裂纹和夹杂物,作为障碍物阻碍了大裂纹的形成。因此,不锈钢管在内高压成形过程中表现出优异的综合性能。

 

 
 

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