铁素体-贝氏体双相钢韧性断裂过程中的夹杂物临界尺寸及孔洞生长

摘要

利用多模态关联成像方法研究了铁素体-贝氏体双相钢韧性断裂过程中局部微结构对孔洞生长的影响。首先使用X射线CT成像技术,从宏观层面量化分析了变形过程中孔洞的生长,并定位典型孔洞的空间坐标。之后对选定的目标孔洞,采用等离子体聚焦离子束(PFIB)进行连续切片三维电子背散射衍射(3D-EBSD)扫描成像,从介观层面研究孔洞周围微观组织对孔洞形核与生长的影响。结果显示,夹杂物周围和贝氏体中均有孔洞形成。尽管有时促使大尺寸孔洞生长的应变比小尺寸孔洞处的应变更小,但相比于在小尺寸夹杂物或贝氏体中形核的孔洞,大尺寸夹杂物导致的孔洞体积更大。进一步对孔洞周围的位错密度研究显示,上述现象可能是由于不同尺寸的夹杂物周围应变梯度不同造成的。孔洞周围的位错密度与诱发孔洞的夹杂物尺寸成反比,存在明显的尺寸效应,表明影响孔洞生长的夹杂物存在一个临界尺寸。利用解析理论模型推测出夹杂物临界尺寸范围为1.85~2.86μm,小于该临界尺寸的夹杂物诱发的孔洞,由于局部变形梯度效应,位错塞积会阻碍孔洞的生长。孔洞的生长是非均匀的且其形状表现出各向异性,孔洞生长形貌与周围晶粒的可变形性相关,可用晶粒尺寸加权的Schmid因子描述。