D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.06.019 第18卷第6期 北京科技大学学报 Vol.18 No.6 1996年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1996 铁铬铝合金裂纹产生时的声发射 蔡家敏尹红 北京科技大学物理系，北京100083 摘要通过声发射及扫描电镜技术，研究了铁铬铝合金裂纹形成的条件，结果表明，合金中热应 力可产生微裂纹：内应力的存在以及环境氢的海人，通常使盘条产生纵向裂纹：合金的失效过程 是一个通过声发射释放能量的过程 关键词声发射，裂纹形成，内应力，铁铬铝合金 中图分类号TG115.2 具有b©c结构的铁铬铝高电阻电热合金，在工业中已广泛使用.围绕合金的晶粒度四、亚 稳碳化物析出2)以及富铬α'相析出1，)等导致合金变脆问题已经进行了大量的研究.近年 来，合金盘条中常出现纵向开裂现象，本文通过声发射研究热应力以及氢环境引起合金中裂 纹的形成条件，同时对合金失效破坏问题进行了讨论. 1试验 合金的化学组成（质量分数）为Fe-24.1%Cr-5.38%A1,并含有0.028%C,0.32%Si, 0.216%P,0.04%S以及0.05%RE(混合稀土).从中8mm热轧盘条上截取的试样，经1200℃ 保温1h冷至800℃淬火作为基态.通过声发射研究试样从室温冷至-72℃由于热应力导致 合金开裂的全过程.试验中采用SF1-1型单通道声发射测定仪以及12KC探头，通过换能器振 铃计数给出计数率；把上述信号记录在x一y函数记录仪上，把记录下的曲线作为裂纹形成 的判据.实验中，在大约长300mm待测试样一端，磨出光亮平整平面，用特制的隅合剂将探 头与试样粘接起来，同时用胶布固定，为了研究氢致开裂现象，同时将试样冷拔至不同直径， 研究其在酸性介质中合金开裂行为.试验使用的介质（体积分数）为16%H,SO,加5%NaC1的 水溶液.通过扫描电镜(SEM对合金裂纹形态进行研究. 2试验结果 将试样一端（约30mm长）激冷至干冰中，由于试样放热，在干冰中迅速形成一空洞，热 量通过辐射对流而传递.图1()给出试样在千冰中激冷时的声发射：当试样完全冷却后，迅 速将试样提至室温空气中，此过程中试样温度迅速上升，如1(6)所示；随时间延续声发射不 断出现，显示合金中裂纹也不断形成.如果将同一淬火态试样，在600℃长时间保温炉冷消除 1995-12-25收稿 第一作者女57岁副教授第 18 卷 第 6期 1 9 9 6年 1 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e r s i yt o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o gy B e ij in g V O L1 8 N 0 . 6 D e C . 1 9 9 6 铁铬铝合金裂纹产生 时的声发射 蔡家敏 尹 红 北京 科技 大学 物理 系 , 北 京 10 0 0 83 摘要 通 过声发射 及扫描 电镜 技术 , 研究 了铁铬铝合 金裂纹 形成 的条件 . 结果 表明 , 合 金 中热应 力可 产生微 裂纹 ; 内应力 的存 在 以 及 环境氢 的渗人 , 通常使 盘条产生 纵 向裂纹 ; 合金 的 失效过程 是一个通过声 发射释放 能量的过程 . 关键词 声 发射 , 裂纹形成 , 内应力 , 铁铬铝合金 中图分类号 T G 1 1 5 . 2 具有 b c 结构 的铁铬 铝 高 电阻 电热 合金 , 在 工 业 中 已广泛 使用 . 围绕合金 的 晶粒 度 1[] 、 亚 稳 碳 化 物 析 出 2[,s 〕以 及 富铬 a ` 相 析 出〔’ ,3] 等 导 致合 金 变 脆 问题 已 经 进 行 了大 量 的研 究 . 近 年 来 , 合金盘条 中常出现 纵 向开 裂现 象 , 本文通 过 声 发射 研究 热 应力 以 及 氢环 境 引起 合金 中裂 纹 的形 成条 件 , 同 时对合 金失 效破 坏 问题 进行 了 讨论 . 1 试验 合金 的化 学 组 成 (质 量 分 数 )为 eF 一 24 . 1% C r 一 5 . 38 % A l , 并 含 有 0 . 0 28 % C , 0 . 32 % iS , .0 2 16 % P , .0 04 % s 以 及 .0 05 % RE (混 合稀 土) . 从 中8 ~ 热轧 盘条上截 取 的试样 , 经 1 2 0 ℃ 保温 l h 冷 至 8 0 ℃ 淬 火作 为基 态 . 通过 声发 射研究试样 从 室温冷 至 一 72 ℃ 由于热 应力 导致 合 金 开裂 的全过程 . 试 验 中采 用 S FI 一 l 型 单通道 声 发射测 定仪 以及 12 K C 探头 , 通过 换能器振 铃 计 数给 出计 数 率 ; 把上 述 信 号记 录 在 x 一 y 函 数 记 录仪 上 , 把 记 录下 的 曲线 作 为裂 纹 形成 的判 据 . 实验 中 , 在 大 约 长 3 0 ~ 待测 试样 一 端 , 磨 出光 亮 平 整 平 面 , 用 特 制 的 隅合剂 将探 头 与 试样 粘 接起 来 , 同时 用胶 布 固定 . 为 了 研 究 氢致 开 裂现 象 , 同 时将 试样 冷 拔 至不 同直径 , 研究 其在酸 性介 质 中合 金开裂 行 为 · 试 验使用 的介质 (体积分数) 为 16 % H 2 5 0 4加 5 % N a CI 的 水溶 液 . 通过 扫描 电镜 ( S E M )对 合金 裂纹 形 态进行 研究 . 2 试验结果 将试 样 一端 (约 3 0 m m 长 ) 激 冷 至 干 冰 中 , 由于 试样 放 热 , 在 干 冰 中迅 速 形 成 一空 洞 , 热 量 通 过辐 射 对流 而 传递 . 图 l (a) 给 出试 样 在 干冰 中激冷 时 的 声发 射 ; 当试 样 完 全冷却后 , 迅 速将试样 提 至室 温 空气 中 , 此 过程 中试样 温 度 迅速 上 升 , 如 1 ( b) 所示 ; 随时 间延 续 声发 射不 断 出现 , 显示 合金 中裂纹 也不 断形 成 . 如果 将 同一淬火态 试样 , 在 6 0 ℃ 长时 间保温 炉 冷消 除 19 9 5 一 12 一 2 5 收稿 第 一作 者 女 5 7 岁 副教授 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 06. 019