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疲劳条带的特征与形貌

1)疲劳条带的特征。

疲劳条带是一系列基本上相互平行的条纹,条带方向与局部裂纹扩展方向垂直并且条带沿着局部裂纹扩展方向向外凸。

由于材料内部显微组织(晶粒取向、晶界和第二相质点等)的差异,裂纹扩展可能会由一个平面转移至另一个平面,因此不同区域的疲劳条带有时分布在高度不同、方向有别的平面上。

在理想情况下,每一条疲劳条带代表着一次相对应的循环载荷,即疲劳条带的数目应该与载荷循环数相等。但是由于裂纹闭合效应等因素的影响,循环载荷数远大于微观可见的疲劳条带数目。

疲劳条带的间距有规律的变化。一般随应力强度因子范围的增大而增大,随着裂纹扩展长度的增加而增大。

2)疲劳条带的形貌。

虽然一般疲劳断口上的疲劳条带都具有以上四个基本特征,但不同断口上的疲劳条带的形貌又有很大的差别。总的来说,疲劳条带可分为塑性疲劳条带和脆性疲劳条带。塑性疲劳条带更为光滑,间距也更为规则;脆性疲劳条带参差不齐、不规则,断口常显示晶体学平面以及类似解理河流花样的扇形脊线。

在实际疲劳断口中,大多数都是塑性疲劳条带,而脆性疲劳条带却很少出现。通常认为脆性疲劳条带的形成是受裂纹前沿环境作用的结果,当裂纹扩展速率足够慢、环境可以与扩展着的裂纹尖端发生交互作用时,一般可出现脆性疲劳条带。

需要注意的是,断口上与疲劳条带相似的条纹状微观形貌是很常见的,如规则的摩擦痕迹、滑移线、周期腐蚀(氧化)痕迹、显微组织(珠光体、α相)形貌等。实际分析中应根据各种因素(如放大倍率、条纹特征、环境因素等)来加以辨别,以免与疲劳条带混淆,导致错误的推论。

 

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