中心疏松引起的棒料剪切面裂纹

情况说明

规格为中130mm的45号A型管帽棒料,经305℃预热处理后进行横向剪切,剪切后的棒料放置一段时间后,剪切面上出现裂纹,宏观特征见图4-14,裂纹穿过剪切面中心,将剪切面分为近似相等的两半,剪切面四周未见异常损伤。裂纹沿棒料的纵向扩展,其深度约7mm,预切割后将此裂纹掰开,裂纹面上有明显的放射状条纹,根据条纹的走向判断,裂纹起源于圆棒中心靠近剪切面的部位,如图4-15箭头所示。

微观特征

用扫描电镜对图4-15箭头所指的裂源区进行断口观察:该区域有两条明显的裂隙(图4-16),裂隙内有自由表面特征(图4-17),开裂面的扩展区域为穿晶解理特征。

将图4-15所示的裂纹面磨制成金相磨面观察,原棒中心部位有大量的疏松缺陷,裂源处的疏松缺陷聚集,且连接成串,最大的一处缺陷尺寸约1.4mmx0.4mm,见图4-18

试样经硝酸酒精试剂浸蚀后,疏松附近组织与正常部位相同,均为珠光体+铁素体,见图4-19。

分析判断

上述观察结果表明,45号A型管帽圆棒中心存在粗大且聚集的疏松缺陷,该缺陷降低了局部的塑性,在剪切应力作用下,起源于疏松缺陷处的裂纹迅速扩展,最终在剪切面上形成图4-14所示的裂纹缺陷。