第1期 史冬梅等：车轮钢形变断裂过程的原位研究及氢影响 .37. 加宽扩展，如图4(b)·继续加载，微裂纹a所在的珠 光体团变形已非常大，其下方也出现明显的变形带 b1,b2和b3等，由于金相显微镜的景深不够，此时 看不清裂纹尖端的位置，如图4(c)·将试样放入 SEM观察，原来在金相显微镜下为白色的先共析铁 素体，此时为黑色，如F1,F2,可以清楚地看到裂纹 401m 尖端及其前方的塑性变形，它们均在珠光体团中扩 展，如图4(d). 图5WOL试样裂纹扩展路径 为了对厚试样的裂纹扩展路径有一个整体的了 Fig.5 Crack route showing independence on proeutectoid ferrite of a WOL specimen 解，将开裂后的试样表面经抛光、侵蚀后再观察，原 来在表面上的塑性变形层被去掉，此时可清楚地看 形貌和未充氢试样相同，由韧窝和少量准解理区构 到，裂纹扩展与先共析铁素体的分布没有明显关系， 成，如图6(b).而对于厚度为30mm的W0L试样， 裂纹主要穿过珠光体扩展，如图5 不论是否充氢，断口主要呈解理特征，如图7(a)和 2.3断口形貌 (b)·只有珠光体中渗碳体开裂才会出现解理断口， 对于未充氢薄试样（厚度0.5mm),断口主要由 这表明，对于厚为30mm的W0L试样，裂纹主要沿 韧窝构成，偶尔有些准解理区，如图6(a),这和裂纹 珠光体的渗碳体片层形核、扩展。由此看来，断口的 主要沿铁素体形核、扩展相对应，当裂纹贯穿珠光 形貌与试样的厚度密切相关， 体扩展时就会形成准解理断口.对充氢试样，断口 (a) (b) 图60.5mm厚缺口试样拉伸断口.(a)未充氢：(b)i=0.1mAcm-2充氢 Fig.6 SEM fractographs of the samples with a thickness of 0.5mm:(a)without hydrogen charging:(b)with hydrogen charging under a cur- rent density of 0.1mA-cm2 for 20h (a) (b) 图730mm厚W0L试样拉伸断口.(a)未充氢：(b)i=1mAcm2充氢(C。=3.28×10-6) Fig.7 SEM fractographs of the brittle fracture surface of WOL precracked samples with a thickness of 30mm:(a)without hydrogen charging (b)with hydrogen charging under a current density of i=1mAcm 为了验证，对形状与0.5mm薄拉伸试样相同、 图8所示.结果发现，不论是否充氢，试样断口均由 但厚度为1.2mm的光滑试样做拉伸实验，断口如 解理和韧窝两部分组成，这表明随试样厚度增加，加宽扩展‚如图4（b）．继续加载‚微裂纹 a 所在的珠 光体团变形已非常大‚其下方也出现明显的变形带 b1‚b2和 b3等‚由于金相显微镜的景深不够‚此时 看不清裂纹尖端的位置‚如图4（c）．将试样放入 SEM 观察‚原来在金相显微镜下为白色的先共析铁 素体‚此时为黑色‚如 F1‚F2‚可以清楚地看到裂纹 尖端及其前方的塑性变形‚它们均在珠光体团中扩 展‚如图4（d）． 为了对厚试样的裂纹扩展路径有一个整体的了 解‚将开裂后的试样表面经抛光、侵蚀后再观察．原 来在表面上的塑性变形层被去掉‚此时可清楚地看 到‚裂纹扩展与先共析铁素体的分布没有明显关系‚ 裂纹主要穿过珠光体扩展‚如图5． 2∙3 断口形貌 对于未充氢薄试样（厚度0∙5mm）‚断口主要由 韧窝构成‚偶尔有些准解理区‚如图6（a）．这和裂纹 主要沿铁素体形核、扩展相对应．当裂纹贯穿珠光 体扩展时就会形成准解理断口．对充氢试样‚断口 图5 WOL 试样裂纹扩展路径 Fig．5 Crack route showing independence on proeutectoid ferrite of a WOL specimen 形貌和未充氢试样相同‚由韧窝和少量准解理区构 成‚如图6（b）．而对于厚度为30mm 的 WOL 试样‚ 不论是否充氢‚断口主要呈解理特征‚如图7（a）和 （b）．只有珠光体中渗碳体开裂才会出现解理断口． 这表明‚对于厚为30mm 的 WOL 试样‚裂纹主要沿 珠光体的渗碳体片层形核、扩展．由此看来‚断口的 形貌与试样的厚度密切相关． 图6 0∙5mm 厚缺口试样拉伸断口．（a） 未充氢；（b） i＝0∙1mA·cm －2充氢 Fig．6 SEM fractographs of the samples with a thickness of0∙5mm： （a） without hydrogen charging；（b） with hydrogen charging under a cur￾rent density of0∙1mA·cm －2for20h 图7 30mm 厚 WOL 试样拉伸断口．（a） 未充氢；（b） i＝1mA·cm －2充氢（ C0＝3∙28×10－6） Fig．7 SEM fractographs of the brittle fracture surface of WOL precracked samples with a thickness of30mm： （a） without hydrogen charging； （b） with hydrogen charging under a current density of i＝1mA·cm －2 为了验证‚对形状与0∙5mm 薄拉伸试样相同、 但厚度为1∙2mm 的光滑试样做拉伸实验‚断口如 图8所示．结果发现‚不论是否充氢‚试样断口均由 解理和韧窝两部分组成．这表明随试样厚度增加‚ 第1期 史冬梅等： 车轮钢形变断裂过程的原位研究及氢影响 ·37·