U71Mn和U75V钢轨钢疲劳短裂纹的扩展行为

第４期李晶晶等：Ｕ７１Ｍｎ和Ｕ７５Ｖ钢轨钢疲劳短裂纹的扩展行为

（ａ）Ⅳ一１２２００；（ｂ）Ｎ一１９０００；（ｃ）Ⅳ一２００００；（ｄ）Ｆ一９４８．５Ｎ；（ｅ）Ｆ一３００．８Ｎ；（ｆ）Ｆ一３００．８Ｎ

图２ｕ７１Ｍｎ钢轨钢的裂纹形貌

Ｆｉｇ．２Ｍｏｒｐｈｏｌｏ科ｏｆｃｒａｃｋｉｎＵ７ｌＭｎｒａｉｌｓｔｅｅＩ

（ａ）Ｎ一５２００；（ｂ）Ｎ＝９６６０；（ｃ）Ｎ一１６５００；（ｄ）Ｆ一７３５．６Ｎ；（ｅ）Ｆ一４０４．８Ｎ；（ｆ）Ｆ一４０４．８Ｎ

图３ｕ７５Ｖ钢轨钢的裂纹形貌

Ｆｉｇ－３ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｃｒａｃｋｉｎＵ７５Ｖｒａｉｌｓｔｅｅｌ

２．３分析对比及讨论

两种材料为明显的珠光体片状结构。片的厚度比较大且呈黑色的是铁素体，片的厚度比较小且呈白色的是渗碳体。

疲劳断裂方式主要是准解理断裂，裂纹穿过或是沿着珠光体片层扩展。裂纹曲折不直，有时与载荷方向的夹角较大。但从整体上看裂纹为Ｉ型扩展。

两种材料在疲劳裂纹扩展过程中均出现分枝裂纹。虽然分枝裂纹对主裂纹的扩展没有直接的贡献，但它的形成却消耗不少能量。Ｕ７１Ｍｎ钢轨钢在裂纹扩展过程中形成的分枝裂纹的数量比Ｕ７５Ｖ钢轨钢多，因而主裂纹扩展消耗的能量较大。另外还发现，在疲劳裂纹的扩展过程中，主裂纹两边存在着一定宽度的耗能区。耗能区的宽度与材料特性及加载特性有关，该区的宽度大，说明能量比较分散且耗能大，材料对疲劳裂纹扩展的阻力大；反之，说明能量较多地集中在主裂纹上，不利于材料的抗疲劳性

能‘６・７｜。