大型鍛件夾雜性裂紋的形成

    我們知道，鋼錠中存在的各種夾雜物是產(chǎn)生大型鍛件內部質(zhì)量題目的重要原因，隨鍛件和鋼錠單重的增加，矛盾更加突出。然而，對夾雜物在塑性變形過(guò)程中的行為、夾雜物與夾雜性裂紋之間的關(guān)系等題目較深進(jìn)的分析研究則十分缺乏。

    為了解塑性?shī)A雜對金屬基體變形的影響，我們用含塑性?shī)A雜和不含夾雜的模型試樣在有再結晶和無(wú)再結晶的變形條件下進(jìn)行了壓縮試驗。當變形程度為15%時(shí)，所得到的云紋照片。在不含塑性?shī)A雜的變形體內，云紋的分布基本上是均勻等距的，即變形是均勻分布的；而在同樣的變形條件下，在夾雜物的頂端部位，與水平軸大約成45°角的方向云紋則較為密集，而其它部位則相對變得稀疏。當出現再結晶時(shí)，這種情況愈加嚴重，變形不均勻的程度迅速增加。

    由云紋圖，計算并繪出相應的等效應變分布?？煽闯?，在無(wú)夾雜的模型試樣中，等效應變的數值均在0.1～0.2之間，且分布均勻；而當試樣中含有夾雜時(shí)，在夾雜物的鄰近區域內，等效應變的局部集中現象較明顯，應變梯度增大，在與夾雜物水平軸成45°角的方向有大塑性變形區的延伸；當有再結晶時(shí)，不僅有明顯的剪切帶出現，而且剪切帶的范圍及等效應變的數值也加大。

    將上述結果和對裂紋尖端塑性變形的微細觀(guān)觀(guān)察所得到的結果進(jìn)行了對比，可以以為，夾雜物頂真個(gè)應變分布與裂紋頂端鈍化后的應變分布基本上是一致的。根據滑移線(xiàn)理論可以解出，在夾雜物頂真個(gè)前沿方向，應力值滿(mǎn)足將所得到的物理現象與上式進(jìn)行綜合分析，可得到下述結論： 

    1）因塑性?shī)A雜物被壓扁在金屬基體內部產(chǎn)生一個(gè)應力、應變集中區（影響區），這個(gè)區域的影響范圍為：在夾雜物頂端前沿方向大約為夾雜物厚度2Rb的兩倍；

    2）應力集中的峰值僅與材料本身的特性參數k及施加于此處的單位變形力有關(guān)；

    3）若施加于夾雜物區域的靜水壓力值不夠大，將會(huì )在夾雜物頂真個(gè)應力、應變集中區內產(chǎn)生產(chǎn)水平方向的拉應力，即σx＞0； 

    4）大剪切應力的作用方向在影響區的頂端與水平軸成45°角的方向，即大剪應力方向。 

    這些表觀(guān)現象，符合微細觀(guān)裂紋在擴展階段的行為。因而可以以為：在塑性變形的過(guò)程中，塑性?shī)A雜物在開(kāi)始變形的瞬時(shí)，即由微裂紋的萌生進(jìn)進(jìn)了其擴展階段。夾雜物被壓扁的過(guò)程，可看作裂紋尖端鈍化了的微裂紋的擴展過(guò)程。

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