唐振海,潘丽娟

为了研究金属材料疲劳失效的内在机理，明确微观组织结构对于裂纹扩展的影响规律，本文以常用的碳素结构钢为试件，用疲劳拉伸试验和微观观察相结合的方法，对循环载荷作用下疲劳裂纹从萌生到断裂的过程进行微观特征的分析。用光学显微镜和扫描电子显微镜对样品裂纹形貌、断口组织和晶粒变形情况进行观察，得到裂纹扩展各个阶段的微观变化。试验结果表明，金属材料疲劳裂纹多产生于材料表面晶粒边界和内部夹杂缺陷的地方，循环载荷引起的位错堆积就是裂纹萌生的主要原因。裂纹的低速扩展阶段受到晶体结构的限制，扩展路径弯弯曲曲，高速扩展阶段裂纹穿晶扩展到达脆性临界尺寸的时候就出现断裂的特征，在断裂过程中会有规整的疲劳辉纹出现。晶粒变细可以减缓裂纹的发展速度，提高疲劳韧性。本次研究可以给金属构件疲劳寿命评价、材料改性改进提供微观理论基础。

金属材料；疲劳裂纹；扩展行为；微观观测；组织结构

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