·198· 工程科学学报，第37卷，第2期 为了将信号线和水、不锈钢进行绝缘隔离，铂丝 计算机 高分朝率数字 载荷 集成电压表 信号线穿套聚四氟热缩管.试样和夹具之间通过 电流 市EE48 板 多通道信号转换器 温度 Z02陶瓷管和陶瓷片进行绝缘.经过一级净化的去 电压 离子水，再次通过树脂床和亚微米过滤器二级净化 并口 后，进入硼玻璃水柱中进行储存.低压磁力泵从水柱 控制线 大约80μ、电压降 汲水为高泵提供正压头，同时将剩余的水送回水柱 固态 以实现“自循环净化”.高压釜内压力由出口处高压 继电器桥 背压阀调节压力，在高压泵出口安装脉冲阻尼器用 以减小回路内压力波动.高压釜的进出口测量电导 ·直流电 0.5T 率，进口处测量溶解氧，通过控制氩气和氧气的流量 试样 比例来调节水中的溶解氧含量.实验过程中温度的 务急定相直流电源 ±1.5A直流电.大约0.5电流翻转一次 波动为±0.1℃，压力波动±0.15MPa,循环水流量 15A.8V 方向 为6Lh,入口电导率为0.060μScm1.应力腐蚀 只F 裂纹扩展测量实验的实验条件和结果总结在表3中 图3直流电压降法测量紧凑拉伸试样裂纹扩展原理图 实验结束后应力腐蚀开裂后将试样在空气中疲劳拉 Fig.3 Principle diagram of measuring the crack extension of compact 断，使用Motic BA310Met金相显微镜和JSM6460扫描 tension specimens by a direct current potential drop method 电镜观察断面. 表3316L在空气和高温纯水中的实验条件和结果 Table 3 Test conditions and results of the 316L stainless steel specimens in air and high temperature pure water 实验步骤 温度/℃ 溶解氧/(mgL) 加载方式 裂纹扩展速率/(mmsl) 耗时/h 预开裂 室温 空气中 半正弦波 52 过渡 325 饱和空气水 梯形波 146 SI 325 3 恒K 6.61×10-7 95 9 325 0 恒K(一段时间梯形波) 7.86×10-9 300 S3 325 恒K 6.19×10-7 197 S4 250 2 恒K 4.92×10-8 193 S5 250 0 恒K 3.15×10-8 142 号 200 0 恒K 8.07×10-9 260 ST 300 0 恒K 1.34×10-8 222 S8 300 恒K 1.41×10-7 239 S9 200 恒K 2.51×10-8 187 2 实验结果 裂纹扩展速率实验完成后的断裂面光学照片如图 4,可见试样的裂纹前端相对平直.实验结束后平行于 P面线切割出1mm厚的薄片，在磨抛机上打磨并抛 光.将试样放入王水中侵蚀2min后取出清洗，然后在 金相显微镜下拍照得到试样的裂纹侵蚀图片5.从图 5中可以看到穿晶型裂纹几乎没有分支，而在应力腐 蚀开裂阶段，裂纹出现很多分支并呈明显的沿晶开裂. 实验结束后对断口进行扫描电镜分析：图6(a)中可以 看到过渡区域裂纹由明显的穿晶开裂转变为沿晶开 裂：图6(b)为典型的沿晶应力腐蚀开裂，可以看到很 多二次裂纹. 图4试样断面光学照片 2.1不同温度下溶解氧为2mgL时的裂纹扩展速率 Fig.4 Optical photograph of the fracture surface 空气中预制疲劳裂纹的扩展曲线见图7，可以看 很好.疲劳裂纹扩展速率随R的上升而降低，使用这 到以降低R的方式得到的各个阶段的裂纹扩展表现 种式就是为了减小由于疲劳造成的尖端塑形区域从而工程科学学报，第 37 卷，第 2 期 图 3 直流电压降法测量紧凑拉伸试样裂纹扩展原理图 Fig． 3 Principle diagram of measuring the crack extension of compact tension specimens by a direct current potential drop method 为了将信号线和水、不锈钢进行绝缘隔离，铂丝 信号线 穿 套 聚 四 氟 热 缩 管． 试样和夹具之间通过 ZrO2陶瓷管和陶瓷片进行绝缘． 经过一级净化的去 离子水，再次通过树脂床和亚微米过滤器二级净化 后，进入硼玻璃水柱中进行储存． 低压磁力泵从水柱 汲水为高泵提供正压头，同时将剩余的水送回水柱 以实现“自循环净化”． 高压釜内压力由出口处高压 背压阀调节压力，在高压泵出口安装脉冲阻尼器用 以减小回路内压力波动． 高压釜的进出口测量电导 率，进口处测量溶解氧，通过控制氩气和氧气的流量 比例来调节水中的溶解氧含量． 实验过程中温度的 波动为 ± 0. 1 ℃ ，压力波动 ± 0. 15 MPa，循环水流量 为 6 L·h － 1，入口电导率为 0. 060 μS·cm － 1 ． 应力腐蚀 裂纹扩展测量实验的实验条件和结果总结在表 3 中． 实验结束后应力腐蚀开裂后将试样在空气中疲劳拉 断，使用 Motic BA310Met 金相显微镜和 JSM 6460 扫描 电镜观察断面． 表 3 316L 在空气和高温纯水中的实验条件和结果 Table 3 Test conditions and results of the 316L stainless steel specimens in air and high temperature pure water 实验步骤 温度/℃ 溶解氧/( mg·L － 1 ) 加载方式 裂纹扩展速率/( mm·s － 1 ) 耗时/ h 预开裂 室温 空气中 半正弦波 — 52 过渡 325 饱和空气水 梯形波 — 146 S1 325 2 恒 K 6. 61 × 10 － 7 95 S2 325 0 恒 K( 一段时间梯形波) 7. 86 × 10 － 9 300 S3 325 2 恒 K 6. 19 × 10 － 7 197 S4 250 2 恒 K 4. 92 × 10 － 8 193 S5 250 0 恒 K 3. 15 × 10 － 8 142 S6 200 0 恒 K 8. 07 × 10 － 9 260 S7 300 0 恒 K 1. 34 × 10 － 8 222 S8 300 2 恒 K 1. 41 × 10 － 7 239 S9 200 2 恒 K 2. 51 × 10 － 8 187 2 实验结果 裂纹扩展速率实验完成后的断裂面光学照片如图 4，可见试样的裂纹前端相对平直． 实验结束后平行于 P 面线切割出 1 mm 厚的薄片，在磨抛机上打磨并抛 光． 将试样放入王水中侵蚀 2 min 后取出清洗，然后在 金相显微镜下拍照得到试样的裂纹侵蚀图片 5． 从图 5 中可以看到穿晶型裂纹几乎没有分支，而在应力腐 蚀开裂阶段，裂纹出现很多分支并呈明显的沿晶开裂． 实验结束后对断口进行扫描电镜分析: 图 6( a) 中可以 看到过渡区域裂纹由明显的穿晶开裂转变为沿晶开 裂; 图 6( b) 为典型的沿晶应力腐蚀开裂，可以看到很 多二次裂纹． 2. 1 不同温度下溶解氧为 2 mg·L－ 1时的裂纹扩展速率 空气中预制疲劳裂纹的扩展曲线见图 7，可以看 到以降低 Ｒ 的方式得到的各个阶段的裂纹扩展表现 图 4 试样断面光学照片 Fig． 4 Optical photograph of the fracture surface 很好． 疲劳裂纹扩展速率随 Ｒ 的上升而降低，使用这 种式就是为了减小由于疲劳造成的尖端塑形区域从而 · 891 ·