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程中的行為、夾雜物與夾雜性裂紋之間的關系等題目較深進的分析研究則十分缺乏。

    為了解塑性夾雜對金屬基體變形的影響，我們用含塑性夾雜和不含夾雜的模型試樣在有再結晶和無再結晶的變形條件下進行了壓縮試驗。當變形程度為15%時，所得到的云紋照片。在不含塑性夾雜的變形體內，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(xiàn)再結晶時，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。可看出，在無夾雜的模型試樣中，等效應變的數(shù)值均在0.1～0.2之間，且分布均勻；而當試樣中含有夾雜時，在夾雜物的鄰近區(qū)域內，等效應變的局部集中現(xiàn)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(qū)的延伸；當有再結晶時，不僅有明顯的剪切帶出現(xiàn)，而且剪切帶的范圍及等效應變的數(shù)值也加大。

    將上述結果和對裂紋尖端塑性變形的微細觀觀察所得到的結果進行了對比，可以以為，夾雜物頂真?zhèn)€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(jù)滑移線理論可以解出，在夾雜物頂真?zhèn)€前沿方向，應力值滿足將所得到的物理現(xiàn)象與上式進行綜合分析，可得到下述結論： 

    1）因塑性夾雜物被壓扁在金屬基體內部產(chǎn)生一個應力、應變集中區(qū)（影響區(qū)），這個區(qū)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(shù)k及施加于此處的單位變形力有關；

    3）若施加于夾雜物區(qū)域的靜水壓力值不夠大，將會在夾雜物頂真?zhèn)€應力、應變集中區(qū)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(qū)的頂端與水平軸成45°角的方向，即大剪應力方向。 

    這些表觀現(xiàn)象，符合微細觀裂紋在擴展階段的行為。因而可以以為：在塑性變形的過程中，塑性夾雜物在開始變形的瞬時，即由微裂紋的萌生進進了其擴展階段。夾雜物被壓扁的過程，可看作裂紋尖端鈍化了的微裂紋的擴展過程。

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