Page 116 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 张关震, 等: 不均匀组织ER8车轮滚动接触疲劳性能研究 559

塑变流线萌生和扩展，多位于珠光体团界及其团界处 小，平均约50 nm，其衍射环形貌[见图6(d)]显示，正常
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的先共析铁素体处，其扩展路径相对曲折，如图5(a)所 组织已发生纤维化形成了织构，这与陈等 的研究结
示. 而不均匀组织RCF试样的裂纹多位于不均匀组织 果相似. 由此表明，上贝氏体的变形及组织细化程度
处，由于组织中存在上贝氏体，其裂纹多沿上贝组织 均不及车轮正常组织明显，这也印证了前文的判断，
和珠光体的边界萌生和扩展，当遇到大面积上贝氏体 即上贝和正常组织变形的不协调应是引起RCF裂纹
时，裂纹从上贝组织的渗碳体颗粒间穿过，裂纹在不 在其边界处萌生和扩展的原因.

均匀组织中的扩展路径较为平直，如图5(b)所示. 从裂 2.3 原位拉伸性能及其微观分析
纹扩展路径的曲折程度来看，裂纹在不均匀组织中的 车轮踏面不均匀组织区域和基体正常组织区域
扩展更为容易. 的原位拉伸结果如图7所示. 从图7中可以看出，踏面
由上述OM形貌判断不均匀组织RCF裂纹在上贝 不均匀组织的抗拉强度(684 MPa)不及基体正常组织
和正常组织边界处萌生和扩展的原因应与上贝和正 (713 MPa)，但踏面不均匀组织的弹性变形阶段相对较
常组织塑变程度的不同有关. 为验证这一判断，采用 长[图7(a)]，弹性极限(282 MPa)比基体组织(247 MPa)
FIB精细加工技术在RCF裂纹萌生处[图5(b)]切取上贝 更高.
和正常组织试样进行TEM观察，上贝组织的TEM形貌 对车轮踏面不均匀组织在拉伸形变过程中裂纹
如图6(a)所示，其渗碳体仍然呈现短棒或颗粒状，与原 的萌生和扩展行为进行了原位观察，图8所示为裂纹
始形貌基本一致，如图1(f)所示，但铁素体的片条间距 萌生和扩展初期形貌的扫描电镜(SEM)照片. 裂纹萌

较原始组织有所减小，约200 nm，其衍射环形貌[见图6(b)] 生于颈缩最为明显的试样中部[见图8(a)]，该区域中的
表明，铁素体晶粒得到了细化. 正常组织的TEM形貌 上贝组织比例较高，可观察大量断续分布，且平行于
如图6(c)所示，对比其原始组织[见图1(e)]，其组织中 加载方向出现短棒状渗碳体，裂纹从这些短棒状渗碳

已观察不到明显渗碳体存在，铁素体片层间距明显减 体之间穿过，遇到珠光体团后，主裂纹出现了分支，分

Cementite

200 nm 5 1/nm

(a) Upper bainites microstructure (b) Diffraction ring of upper bainites

Surface
100 nm 5 1/nm

(c) Normal microstructure (d) Diffraction ring of normal microstructure

Fig. 6 TEM profile of crack Initiation area on sample surface layer
图 6 试样表层裂纹萌生区域形貌的TEM图像