大型锻件夹杂性裂纹的形成

                      大型锻件夹杂性裂纹的形成

    我们知道，钢锭中存在的各种夹杂物是产生大型锻件内部质量题目的重要原因，随锻件和钢锭单重的增加，矛盾更加突出。然而，对夹杂物在塑性变形过程中的行为、夹杂物与夹杂性裂纹之间的关系等题目较深进的分析研究则十分缺乏。

    为了解塑性夹杂对金属基体变形的影响，我们用含塑性夹杂和不含夹杂的模型试样在有再结晶和无再结晶的变形条件下进行了压缩试验。当变形程度为15%时，所得到的云纹照片。在不含塑性夹杂的变形体内，云纹的分布基本上是均匀等距的，即变形是均匀分布的；而在同样的变形条件下，在夹杂物的顶端部位，与水平轴大约成45°角的方向云纹则较为密集，而其它部位则相对变得稀疏。当出现再结晶时，这种情况愈加严重，变形不均匀的程度迅速增加。

    由云纹图，计算并绘出相应的等效应变分布。可看出，在无夹杂的模型试样中，等效应变的数值均在0.1～0.2之间，且分布均匀；而当试样中含有夹杂时，在夹杂物的邻近区域内，等效应变的局部集中现象较明显，应变梯度增大，在与夹杂物水平轴成45°角的方向有大塑性变形区的延伸；当有再结晶时，不仅有明显的剪切带出现，而且剪切带的范围及等效应变的数值也加大。

    将上述结果和对裂纹尖端塑性变形的微细观观察所得到的结果进行了对比，可以以为，夹杂物顶真个应变分布与裂纹顶端钝化后的应变分布基本上是一致的。根据滑移线理论可以解出，在夹杂物顶真个前沿方向，应力值满足将所得到的物理现象与上式进行综合分析，可得到下述结论： 

    1）因塑性夹杂物被压扁在金属基体内部产生一个应力、应变集中区（影响区），这个区域的影响范围为：在夹杂物顶端前沿方向大约为夹杂物厚度2Rb的两倍；

    2）应力集中的峰值仅与材料本身的特性参数k及施加于此处的单位变形力有关；

    3）若施加于夹杂物区域的静水压力值不够大，将会在夹杂物顶真个应力、应变集中区内产生产水平方向的拉应力，即σx＞0； 

    4）大剪切应力的作用方向在影响区的顶端与水平轴成45°角的方向，即大剪应力方向。 

    这些表观现象，符合微细观裂纹在扩展阶段的行为。因而可以以为：在塑性变形的过程中，塑性夹杂物在开始变形的瞬时，即由微裂纹的萌生进进了其扩展阶段。夹杂物被压扁的过程，可看作裂纹尖端钝化了的微裂纹的扩展过程。

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