研讨K418镍基铸造高温合金材料缺口敏感性实验

2.1宏观成果分析

拉伸实验测得的成果如表1所示，拉伸曲线如 图3所示。从图3中能够看出缺口半径为0.08和 0.13 mm的曲线D, F的抗拉强度大于润滑试样的 抗拉强度，缺口半径为0.25和0.85 mm的曲线 H, J的抗拉强度小于润滑试样的抗拉强度。资料 的缺口灵敏性通常用缺口灵敏度NSR (notch sensitivity ratio)来表征。界说NSR = ffbo/ffo,其间八， an分别为带缺口试样和无缺口等截面润滑试样的 抗拉强度。当NSR的值在1附近或比1大时，表明资料对缺口不灵敏，由于带缺口试件的抗拉强度 大于或约等于润滑试件的抗拉强度；当NSR的值 明显小于1时，表明资料对缺口灵敏，由于带缺口 试件的抗拉强度明显小于润滑试件的抗拉强度， 且NSR值越小表明缺口越灵敏

由表1所示结果经过公式NSR =竺和K,="b1 +2多计算出试样的缺口灵敏度和应力会集系 数〔闵，结果如表2所示。根据NSR判据，缺口尺 0.08和0.13 mm的缺口试样对缺口是不灵敏 的，缺口尺度为0.25和0.85 mm的缺口试样对缺 口是灵敏的。所以得出结论：缺口尺度在0. B ~ 0.25 mm之间有一个临界值，当缺口尺度等于或大 于这一值时试样存在缺曰敏理性。别的，材料的抗 拉强度跟着应力会集系数K的增大而增大，材 料的缺口灵敏度跟着应力会集系数的增加而下降。

由此阐明应力会集系数对资料的抗拉强度和缺口 灵敏度的影响是比较大的。跟着资料应力汇集成系 数的増大，其抗拉强度増加。材料的抗拉强度跟着 资料的缺口半径的增加而下降。在缺口半径小于 0.25 mm时快连，资料的抗拉强度随着其缺口半径的降低 低迅速的增加，当大于这一值时，跟着缺口半径的增加 增加，强度的下降程度减慢。由此阐明，资料的缺失 半径对抗拉强度和缺口灵敏度的影响是比较大 的。因为缺口半径为0.08和0.13 mm的缺口试样 NSR刚刚超越1,因此总体来说跟着缺口半径的増 大，其抗拉强度和缺曰灵敏度均在下降，而且都在

缺口半径小于某一值时，其下降的速率变大。

不同缺口半径下试样缺口前沿应力应变散布 的计算结果如图4所示，当外加应力为478 MPa, 也即一切试样微观均处于弹性阶段时(如图3所 示)，缺口前沿的应力应变散布如图4(a)和(b)所示 示。显然缺门半径最小的试样其应力集中和应力 强化最大，塑性应变也就越大快连，即相同的外加应力 下缺口半径越小的试样塑性变形越大，应力强化 程度越大。因为资料实践的拉伸强度是资料的属 性格，是必定的，并不跟着外在条件的变化而变化, 所以要达到相同的变形，缺口半径越小的试样其 外加的应力应该越大。因此得到如表2所示的结 果然，跟着缺口半径的减小，缺口强度随之增加。

如 果试样在加载的过程中现已微观屈服，这时的应 力应变散布如图4(c)和(d)所示，这时应力应变 显著添加，并旦高应力和高应变的区域也增加。如 果试样没有没有缺口敏感性，应该一切的NSR接 近1或者大于1,也就是说图3中H,J齒条曲线也 应该在B曲线的上方。综合说明缺口敏感性欠缺 根部半径尺度坐落0. 13 -0.25 mm之间有一个 临界值，当缺口尺度等于或大于这一值时试样存在 在缺口敏感性。得出的这一结论可以对K418合金 铸造缺点监測方面供给一理论依据。

2.2微观组织及断口查询效果及分析

图5是K418合金的光学显微组织图，K418合 金具有一般铸造镣基高温合金显微组织的特征， 首要由4种相组成：7固溶体，V堆积强化相，MC 型碳化物，M3B2型硼化物。在7基体上弥散散布 堆积相快连，它是合金的首要强化相,约占合金总重 信的55% (质量分数)。在晶界和枝品间有寸)'共 晶相，约占合金体积的2%, MC型碳化物占合金 总重量1%左右。

还有极少量的M3B2硼化物3)。 图5(a)是通过腐蚀之后得到的金相图，为典型的 枝晶形态；图5(b)和(c)为没有腐蚀用以查询铸 造缺陷的图。从图5(b)中可以看到明晰的疏松。 图5(c)中白色的针状組织是偏聚在晶界上的 相，这是造成枝晶间断裂强度下降的首要原因。扫描电镜断口查询效果发现断口中枝晶撕裂 棱较多，在撕裂棱之间有少量小的韧窝。经断口观 发现首要组织缺陷是枝晶偏析(图6(a))和疏松 (图 6(b))。

图7是两个K418合金光滑无缺口拉伸试样的 应力应变曲线，可是经过显微安排和断口调查发 现0号试样的铸造缺点比1,试样的铸造缺点多很 多。由图7可知：0.试样和1,试样的抗拉强度虽然 差不多，然而。'试样的拉伸塑性及变形程度比1' 试样小的多。这是因为0'试样(图8(b)所示)比1' 试样(图8(a)所示)存在较多的铸造缺点，显然铸 造缺点显着影响资料的力学性能。对于K418合金 来说铸造缺点越多拉伸塑性越差，也即资料变得更

脆。尽管如此，从图7中发现铸造缺点不同的试样 只是影响其拉伸的伸长，即塑性变形1：,对其抗拉 强度影响较小。一起表1中其他不同缺口试样的每 一組实验都是两个试样的平均值，每一组试样抗 拉强度相差也不是很大。因而，即使每个试样中的 缺陷不同，可是因为对抗拉强度影响并不大，即对 本文中要点讨论的缺口敏感度影响并不大。

另外从K418资料的断口图6和8可知，该种 资料的开裂即不是一般的典型脆性开裂，也不是 典型的耐性开裂。在其断口描摹上既有耐性开裂 的特征，又有脆性开裂的特征。耐性开裂的特征表 现为有必定的韧窝及撕裂棱。而脆性的特征表现 为光滑明亮的解理小平面，同时在小平面内也出 现二次微裂纹。同时在这种韧脆混合的开裂形态 中也能够看到存在许多柱状树枝晶，这与资料在 凝结时的条件有很大的联系。

3定论

1.所有双边V型缺口试样在拉伸载荷效果 下,试样的起裂首先发生在缺口根部，然后沿着缺 陷处进一步扩展直至断裂。

2.缺口敏感性在缺口根部半径尺度坐落 0.13-0.25 mm之间有一个临界值，当缺口尺度等 于或大于这一值时试样存在缺口敏感性。

3.原始铸态的K418合金树枝晶粗大，K418 合金的铸造缺陷主要是枝晶偏析和疏松。铸造缺 陷尺度越大或越多，材料更简单断裂，体现岀脆性 更大，塑性及变形能力较差；反之亦然。