米国发等：大型锻件坯料内裂纹愈合的物理模拟 1681 为了进一步分析锻造变形后内部界面的愈合情 界面位置，判定工业级裂纹愈合试样的界面位置，然后 况，本文根据示踪实验所显示的变形后的界面位置对 沿着垂直于界面中心的位置进行解剖.解剖后，对解 工业级试样进行解剖分析，首先用按照图11中界面示 剖面进行宏观和微观的组织表征，分析内部界面的愈 踪实验所呈现的界面位置对工业级裂纹愈合试样进行 合情况，以此反映锻造工艺对锻件内部裂纹愈合产生 解剖.试样锻造变形后，可以根据界面示踪实验件的 的作用 解剖面 示踪物 图11锻造变形后的试样.(a)工业级裂纹愈合实验件：(b)工业级裂纹愈合界面示踪实验件 Fig.11 Specimens after forging:(a)industrial-grade crack-healing experiment specimen:(b)interface tracer experiment specimen from industrial- grade crack-healing experiment 2.2裂纹愈合效果分析 2.2.1无损探伤结果分析 超声波无损探伤结果显示，锻造后的工业级裂纹 愈合试样中没有可检测到的缺陷，无损检测的检测质 量评定结果已经达到了GB/T6402一2008规定的最严 格验收等级的质量要求 Masterscan-340超声波无损探测仪器对锻后工业 级试样进行全面扫查过程中，探测仪器的荧光屏上只 b 显示探伤仪器所发出的始脉波和底脉波，始脉波和底 脉波之间没有缺陷脉波反射或紊乱现象，没有发现超 标不连续性显示，可以表明，工业级裂纹愈合试样经过 锻造变形后内部没有空洞或者夹杂缺陷存在.工业级 裂纹愈合试样的内部在锻造变形前，界面的各个部位 均存在不同大小的连续或不连续的缝隙或空洞，而锻 造之后试样的探伤结果显示试样内部没有空洞或者缝 图12解剖分析结果.(a)工业级裂纹愈合实验件宏观组织： 隙，界面之间存在的缝隙或空洞已消失，证明了合理的 ()工业级裂纹愈合界面示踪实验件解剖面 锻造工艺可以使锻件内部裂纹有效愈合. Fig.12 Results of anatomical ananlysis:(a)macrostructure of spec- 2.2.2宏观和微观组织分析 imen from the industrial-grade crack-ealing experiment:(b)ana- 锻造变形后工业级裂纹愈合试样的宏观组织形态 tomical plate of industrialgrade crack healing experiment's interface 如图12(a)所示，从图中可以看出，锻造变形后钢板界 tracer specimen 面的解剖面上没有出现界面特征及宏观裂纹缺陷，说 明MC5钢板界面已有效结合 取试样位置分别为解剖面的界面中心位置、界面四分 根据MC5钢板界面的宏观组织分析结果可知，锻 之一处和界面边缘位置（避开焊接区域），试样尺寸 造变形后钢板界面已完全消失，无法确定解剖面上的 10mm×l0mm×l0mm.试样抽取后进行了磨抛处理， 界面位置.因此，对示踪实验件也进行解剖分析，解剖 然后使用4%硝酸酒精溶液对金相试样进行了腐蚀， 位置与工业级裂纹愈合实验件的解剖位置相同，如图 腐蚀后在金相显微镜观察金相微观组织特征 12(b)所示.从图中可以发现，界面示踪物清晰可见， 工业级裂纹愈合实验件的界面微观组织形貌如图 并且与MC5钢板已经连为一体.因此，本实验根据界 13所示，从图中可以看出，界面中心、界面四分之一处 面示踪实验所呈现的界面位置，在工业级裂纹愈合实 以及界面边缘位置的金相组织没有明显差别，界面微 验件的解剖面上抽取金相试样进行微观组织分析，所 观组织形貌中均观察不到界面特征.从图中可以看米国发等: 大型锻件坯料内裂纹愈合的物理模拟 为了进一步分析锻造变形后内部界面的愈合情 况，本文根据示踪实验所显示的变形后的界面位置对 工业级试样进行解剖分析，首先用按照图 11 中界面示 踪实验所呈现的界面位置对工业级裂纹愈合试样进行 解剖． 试样锻造变形后，可以根据界面示踪实验件的 界面位置，判定工业级裂纹愈合试样的界面位置，然后 沿着垂直于界面中心的位置进行解剖． 解剖后，对解 剖面进行宏观和微观的组织表征，分析内部界面的愈 合情况，以此反映锻造工艺对锻件内部裂纹愈合产生 的作用． 图 11 锻造变形后的试样． ( a) 工业级裂纹愈合实验件; ( b) 工业级裂纹愈合界面示踪实验件 Fig． 11 Specimens after forging: ( a) industrial-grade crack-healing experiment specimen; ( b) interface tracer experiment specimen from industrial￾grade crack-healing experiment 2. 2 裂纹愈合效果分析 2. 2. 1 无损探伤结果分析 超声波无损探伤结果显示，锻造后的工业级裂纹 愈合试样中没有可检测到的缺陷，无损检测的检测质 量评定结果已经达到了 GB / T6402—2008 规定的最严 格验收等级的质量要求． Masterscan--340 超声波无损探测仪器对锻后工业 级试样进行全面扫查过程中，探测仪器的荧光屏上只 显示探伤仪器所发出的始脉波和底脉波，始脉波和底 脉波之间没有缺陷脉波反射或紊乱现象，没有发现超 标不连续性显示，可以表明，工业级裂纹愈合试样经过 锻造变形后内部没有空洞或者夹杂缺陷存在． 工业级 裂纹愈合试样的内部在锻造变形前，界面的各个部位 均存在不同大小的连续或不连续的缝隙或空洞，而锻 造之后试样的探伤结果显示试样内部没有空洞或者缝 隙，界面之间存在的缝隙或空洞已消失，证明了合理的 锻造工艺可以使锻件内部裂纹有效愈合． 2. 2. 2 宏观和微观组织分析 锻造变形后工业级裂纹愈合试样的宏观组织形态 如图 12( a) 所示，从图中可以看出，锻造变形后钢板界 面的解剖面上没有出现界面特征及宏观裂纹缺陷，说 明 MC5 钢板界面已有效结合． 根据 MC5 钢板界面的宏观组织分析结果可知，锻 造变形后钢板界面已完全消失，无法确定解剖面上的 界面位置． 因此，对示踪实验件也进行解剖分析，解剖 位置与工业级裂纹愈合实验件的解剖位置相同，如图 12( b) 所示． 从图中可以发现，界面示踪物清晰可见， 并且与 MC5 钢板已经连为一体． 因此，本实验根据界 面示踪实验所呈现的界面位置，在工业级裂纹愈合实 验件的解剖面上抽取金相试样进行微观组织分析，所 图 12 解剖分析结果． ( a) 工业级裂纹愈合实验件宏观组织; ( b) 工业级裂纹愈合界面示踪实验件解剖面 Fig． 12 Ｒesults of anatomical ananlysis: ( a) macrostructure of spec￾imen from the industrial-grade crack-healing experiment; ( b) ana￾tomical plate of industrial-grade crack healing experiment`s interface tracer specimen 取试样位置分别为解剖面的界面中心位置、界面四分 之一处和界面边缘位置( 避开焊接区域) ，试样尺寸 10 mm × 10 mm × 10 mm． 试样抽取后进行了磨抛处理， 然后使用 4% 硝酸酒精溶液对金相试样进行了腐蚀， 腐蚀后在金相显微镜观察金相微观组织特征． 工业级裂纹愈合实验件的界面微观组织形貌如图 13 所示，从图中可以看出，界面中心、界面四分之一处 以及界面边缘位置的金相组织没有明显差别，界面微 观组织形貌中均观察不到界面特征． 从图中可以看 · 1861 ·