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Uma abordagem de medição in situ romance é apresentada para medir o campo cumulativa de deformação em um nível micro escala de grãos. A fim de demonstrar a capacidade de abordagem, o comportamento de propagação de rachadura de fadiga microstructurally pequenos é estudado no aço inoxidável ferrítico com 18% de cromo. O aço estudado foi fornecido na forma de calor placa laminada com uma espessura de 3 mm (ver Tabela de materiais) e a média de tamanho de grão, de cerca de 17 µm21.
Uma medição bem sucedida requer que uma rachadura de fadiga inicial é produzida na ponta do entalhe das amostras para análise de comportamento de propagação mais adicional. A fim de estudar uma microstructurally pequena rachadura, o comprimento da rachadura inicial deve ser significativamente menor do que o tamanho de grão do aço estudado. Teste de fadiga é deslocamento controlado para evitar rachadura crescimento após o início de rachadura de fadiga. Verificou-se que o tempo de iniciação de rachadura de fadiga diminui significativamente com a diminuição do rácio de stress (R). Assim, apenas 10.000 ciclos foram necessários para iniciação de rachadura de fadiga dos espécimes testados com R-relação-0.16, enquanto com Rratio 0.1, o crack de fadiga não iniciadas mesmo após 100.000 ciclos. O uso da relação de carga R =-0.16 permite para aumentar o estresse variam de 315 MPa até 350 MPa, tendo ainda menor máximo estresse para pré-fissuração do que testes de fadiga real.
O crescimento de rachadura intermitente pequena fadiga é geralmente associado com a microestrutura. Em particular, limites de grão são amplamente considerados como microestrutural características responsáveis pela pequena rachadura retardo de crescimento4,5,6,7,8,9 , 10 , 11 , 12. a formulação de luxação no elemento limite pelo Hansson et al.13 mostra que os limites de grão de baixo ângulo deitado no caminho o caminho da rachadura podem resultar em um aumento e diminuição da taxa de crescimento de crack; no entanto, os limites de grão de alto ângulo não afetam a taxa de crescimento de crack. As razões físicas, causando o comportamento de crescimento anômalo de crack não são bem conhecidas. A fim de revelar as características microestrutural causando o retardo de pequena rachadura, realizou-se uma Caracterização microestrutural antes do ensaio de fadiga do espécime. O polimento procedimento descrito na etapa 1 é crucial para a análise microestrutural confiável usando EBSD. Na etapa 3, apenas antes da análise EBSD, a limpeza do espécime em etanol só é permitida, desde que o vapor da acetona é perigosa para detector EBSD.
A fim de revelar os processos de deformação dentro de grãos individuais, o tamanho do teste padrão do salpico deve ser significativamente menor do que o tamanho de grão do aço estudado. Desde o tamanho de grão médio do aço após recozimento é cerca de 350 µm, o tamanho característico do padrão do salpico necessário para cálculo de DIC foi escolhido para ser aproximadamente 10 µm22,12. O tamanho padrão do salpico deve ser pelo menos 10 vezes menor que o tamanho de grão do aço estudado para implementação adequada da etapa 5. A superfície da amostra é decorada com um teste padrão do salpico, usando um carimbo de silicone. Usamos uma ferramenta pneumática sob medida (ver Figura 6) para uma operação rápida e precisa do carimbo.
Comportamento de propagação de rachadura pequena fadiga é estudado durante o teste de fadiga de carga controlada dos espécimes pré-cracking usando o R-relação de 0.1 (σmin = 35 MPa, σmáx = 350 MPa) e a frequência de 10 Hz. fadiga testando segue junto com medida de correlação (DIC) de imagem digital. A área de interesse é monitorada usando um microscópio óptico, 16 x lente de Zoom de precisão, com uma resolução de 2 µm/pixel. Imagens são capturadas durante temporário (10 s) paragens do teste de fadiga em intervalos de 500 ciclos. Durante a aquisição de imagens, o carregamento é mantido constante, com uma tensão média de aproximadamente 210 MPa, para poder ter condições de carregamento igual para todas as imagens, estabilizar a deformação plástica e evitar o fechamento de rachadura de fadiga e fluência extensa acompanhada com mínimo e máximo do carregamento força, respectivamente. A novidade do método baseia-se na alta resolução gravação de imagem DIC in situ que permite revelar zonas de deformação pequeno formando durante o crescimento de fadiga pequena rachadura. O sucesso do experimento depende a correcta execução do procedimento pré-rachamento, seleção de intervalo de captura de imagem e ampliação para evitar o embaçamento das pequenas características tais como as zonas de localização de estirpe de cisalhamento observada. Assim, seleção adequada de resolução de câmera, tamanho padrão óptico de ampliação e salpico conforme descrito na etapa 5 do protocolo pode ser crucial para a investigação de fenômenos de localização da estirpe. No entanto, morfologia das zonas de localização da tensão de cisalhamento ainda não está claro e precisa de mais melhorias do padrão do salpico e resolução da imagem equipamentos de gravação.
A abordagem metodológica descrita neste artigo é apropriada para análise de crescimento de crack de fadiga pequenas fissuras em materiais de granulação grossa. Uma combinação de rachadura crescimento de medição e análise de tensão-campo com a ajuda de nível de grão sub para revelar o mecanismo que são responsáveis pelo crescimento anômalo de fadiga a pequenas rachaduras18, além do limite de grão amplamente observado efeitos sobre SFCs. aprofundamento dos mecanismos de fratura de fadiga possibilita o desenvolvimento de novas abordagens teóricas e assim, permite que o design do isqueiro e mais estruturas eficientes de energia no futuro.