基于加熱、保溫以及冷卻等技術(shù)開(kāi)展固態(tài)金屬材料加工作業(yè)，得到預(yù)期性能以及組織的熱加工工藝均稱(chēng)作熱處理工藝。在機(jī)械制造活動(dòng)中，金屬熱處理是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，與其他工藝相比，該工藝能夠?qū)Σ牧鲜褂眯阅苓M(jìn)行有效優(yōu)化，在不改變材料化學(xué)成分與形狀基礎(chǔ)上，對(duì)材料表面化學(xué)材料顯微組織與表面化學(xué)組成進(jìn)行改變，進(jìn)而對(duì)材料內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。人們?yōu)榱顺浞謨?yōu)化金屬材料化學(xué)性能、物理性能以及力學(xué)性能等，一般會(huì)選擇熱處理工藝開(kāi)展加工作業(yè)。FV520B鋼材在機(jī)械制造中應(yīng)用較為廣泛，其顯微組織比較復(fù)雜，所以需要借助熱處理工藝展開(kāi)控制，因此，選擇FV520B鋼材熱處理，研究金屬材料中熱處理影響情況

。

1 金屬材料的抗疲勞性能影響因素

（1）預(yù)處理間接作用。開(kāi)展實(shí)際加工作業(yè)前，一些材料應(yīng)該開(kāi)展預(yù)處理作業(yè)，進(jìn)而將金屬材料內(nèi)部張力消除掉。一般，預(yù)處理工藝屬于標(biāo)準(zhǔn)化手段。因?yàn)槠湟笮枰^大的空間規(guī)模，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)過(guò)程中，冷卻環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)堆疊冷卻現(xiàn)象。此過(guò)程可能無(wú)法充分冷卻金屬材料，進(jìn)而直接影響材料性能。

（2）溫度影響。金屬材料存在臨界加熱溫度點(diǎn)，同時(shí)對(duì)其展開(kāi)熱處理后，在溫度逐漸降低過(guò)程中，其耐高溫性也會(huì)受到影響?；谂R界溫度點(diǎn)條件下，金屬材料結(jié)構(gòu)張力與熱應(yīng)力等性能持續(xù)變化，進(jìn)而影響其性能，在熱處理作業(yè)過(guò)程中，溫度和時(shí)間是影響材料變形的關(guān)鍵因素

。

通過(guò)計(jì)算得到，當(dāng)這張正方形紙的邊長(zhǎng)為20 cm，若從四個(gè)角剪去的小正方形邊長(zhǎng)為x(在數(shù)值上等于所折無(wú)蓋長(zhǎng)方體型盒子的高h(yuǎn))，該無(wú)蓋長(zhǎng)方體形盒子所對(duì)應(yīng)的容積V的表達(dá)式為：V=(20-2x)2·h=(20-2x)2·x，當(dāng)x分別取1 cm,2 cm,3 cm,…,9 cm，10 cm 時(shí)，容積V隨小正方形邊長(zhǎng)x變化的數(shù)據(jù)如下表1、圖1所示：

2 影響機(jī)理

以金屬材料角度分析，熱疲勞性能夠?qū)ζ淇蛊谛阅苓M(jìn)行直接體現(xiàn)。累積回火的轉(zhuǎn)變就是熱疲勞的實(shí)質(zhì)，會(huì)出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，碳化物持續(xù)聚集過(guò)程中會(huì)對(duì)其造成持續(xù)影響。借助在碳化物聚集方面展開(kāi)建模以及模型分析能夠發(fā)現(xiàn)，碳化物始終處于熱、冷交替環(huán)境中，基于此種條件，會(huì)出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，并且難以避免。單獨(dú)顆粒雖然非常小，然而基于持續(xù)循環(huán)條件下，顆粒會(huì)出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，產(chǎn)生較大顆粒，進(jìn)而產(chǎn)生碳化物，并產(chǎn)生裂紋。

3 FV520B疲勞性能受到熱處理工藝的影響研究

3.1 研究方法

拉應(yīng)力導(dǎo)致樣品表面溫度出現(xiàn)線(xiàn)性下降趨勢(shì)，在拉伸應(yīng)力不斷增加過(guò)程中，雖然在宏觀層面樣品以彈性變形為主，然而樣品內(nèi)部出現(xiàn)不可逆塑性變形現(xiàn)象，同時(shí)通過(guò)熱能形式進(jìn)行釋放。因?yàn)闊釓椥孕?yīng)居于主導(dǎo)地位，所以樣品表面溫度不斷減小，在塑性變形性能造成對(duì)流、熱彈性效應(yīng)和溫升速率導(dǎo)致的溫降速率一致時(shí)，溫度處于最低點(diǎn)狀態(tài)，此時(shí)溫度降低0.3℃左右。

3.2.2 宏微觀疲勞的失效機(jī)理

A、B、a、b代表材料常數(shù)，σ

代表疲勞極限。借助最小二乘原理對(duì)（σ

，ΔT

）數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，指揮就可以得到回歸直線(xiàn)，其交點(diǎn)為臨界應(yīng)力，其是溫升機(jī)制出現(xiàn)轉(zhuǎn)變的節(jié)點(diǎn)，即疲勞極限，該方法就是紅外熱像法，可以對(duì)鋼材疲勞極限展開(kāi)快速測(cè)定。

令表示知識(shí)超網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同成員之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系集合，其中：表示協(xié)同成員之間的第κ類(lèi)關(guān)系，?表示協(xié)同成員之間關(guān)系種類(lèi)的數(shù)量。在第κ類(lèi)關(guān)系下，協(xié)同成員之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣可表示為：

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)一直呈現(xiàn)出一種增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但在發(fā)展過(guò)程中仍舊面臨著多種難題。外部環(huán)境在不斷地更新變化，出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的環(huán)境特征，銀行業(yè)卻沒(méi)有隨之得以更新與調(diào)整，使得銀行業(yè)的發(fā)展遭遇到瓶頸?；诖耍y行業(yè)需要順應(yīng)時(shí)代的變化，通過(guò)改革創(chuàng)新等措施來(lái)提升自身的服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)供給側(cè)改革，加強(qiáng)服務(wù)實(shí)體經(jīng)濟(jì)的能力。

借助MTS810伺服液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)開(kāi)展單軸拉伸處理，拉伸速率設(shè)置為2mm/min。在試樣標(biāo)距中固定引伸計(jì)，進(jìn)而對(duì)拉伸環(huán)節(jié)中的應(yīng)力應(yīng)變信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，之后借助應(yīng)力/應(yīng)變曲線(xiàn)得到A板與B板的伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度以及極限強(qiáng)度等力學(xué)性能信息

。

在A板與B板試樣中截取20×10×6mm規(guī)格樣品，并打磨拋光其表面，之后借助苦味酸鹽酸酒精溶液對(duì)拋光面進(jìn)行腐蝕處理，其配比為酒精：鹽酸：苦味酸=100ml：4ml：4g，借助FEIQANTA200顯微鏡對(duì)鋼材金相組織進(jìn)行研究。同時(shí)借助顯微鏡對(duì)鋼材疲勞端口的形貌進(jìn)行觀察，根據(jù)紅外熱像圖對(duì)其疲勞斷裂機(jī)理進(jìn)行研究。

3.2 結(jié)果以及討論

（2）疲勞試驗(yàn)。進(jìn)行高周疲勞處理時(shí)，鋼材基于疲勞極限循環(huán)應(yīng)力水平條件下工作過(guò)程中，應(yīng)為滯彈性效應(yīng)、黏性效應(yīng)以及其他非塑性效應(yīng)造成的內(nèi)耗散與塑性耗散引發(fā)的鋼材損傷相比非常小。若是循環(huán)應(yīng)力比鋼材疲勞極限高，但是比屈服極限低的情況下，在溫度變化過(guò)程中，材料表面也會(huì)發(fā)生變化。在第一階段，主要是加載初期環(huán)節(jié)中，快速升溫環(huán)節(jié)。在二階段，溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。第三階段，斷裂之前溫度快速增加環(huán)節(jié)。其中，溫度穩(wěn)定值可以將循環(huán)載荷條件下的鋼材熱耗散的狀態(tài)表征出來(lái)，開(kāi)展工程應(yīng)用以及實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)中，主要是用于疲勞性能快速評(píng)估以及鋼材損傷情況識(shí)別，此環(huán)節(jié)壽命在樣品疲勞壽命中的占比達(dá)到90%以上。

（1）拉伸試驗(yàn)。見(jiàn)下圖1。

1928年，由李惠堂率領(lǐng)的上海樂(lè)華足球隊(duì)出訪(fǎng)菲律賓，這是中國(guó)足球隊(duì)受菲律賓著名華僑領(lǐng)袖林珠光邀請(qǐng)首訪(fǎng)東南亞。在一個(gè)月的出訪(fǎng)中，樂(lè)華共與菲律賓的“全菲混合隊(duì)”、“馬尼拉混合隊(duì)”、“SanEeda隊(duì)”、“SantoTomas隊(duì)”、“N.C.A.A隊(duì)”、“P.A.A.F隊(duì)”等[4]，實(shí)際進(jìn)行了6場(chǎng)比賽。結(jié)果樂(lè)華足球隊(duì)以4勝1平1負(fù)的成績(jī)威名大振，令菲人刮目相看，華僑界更是激動(dòng)不已。

其中a圖為原材料，b圖為熱處理材料（熱處理狀態(tài)是固溶+時(shí)效強(qiáng)化等熱處理）。該曲線(xiàn)較為光滑連續(xù)，然而兩圖中屈服平臺(tái)并不明顯，所以在塑性應(yīng)變是0.2%條件下的應(yīng)力水平設(shè)定為鋼材σ

（屈服強(qiáng)度）。B板通過(guò)固溶+時(shí)效強(qiáng)化等熱處理后，相比于A板，B板極限強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度得到充分優(yōu)化?？赡軌蛞?yàn)闊崽幚砉に嚧偈笲板第二相、晶格缺陷以及晶粒尺寸等微觀組織得到有效優(yōu)化。見(jiàn)下表2。

另外，進(jìn)行單調(diào)拉伸處理時(shí)，熱耗散以及熱彈性效應(yīng)均會(huì)影響試樣表面溫度的信號(hào)變化情況，就是在拉伸過(guò)程中，熱彈性效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致試樣溫度不斷降低，熱耗散會(huì)讓試樣溫度不斷增加。進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，在單調(diào)拉伸載荷施加初期，因?yàn)閼?yīng)力水平低，樣品以可逆彈性變形形變?yōu)橹?，因此材料?nèi)部中的微觀組織會(huì)發(fā)生可逆運(yùn)動(dòng)，不會(huì)累積不可逆損傷?；跓釓椥孕?yīng)影響：

（1）實(shí)驗(yàn)試件以及材料。采用同一批次中兩塊通過(guò)固溶化處理的鋼材，化學(xué)成分見(jiàn)下表1。

目前，污水處理比較先進(jìn)的一種技術(shù)是MSBR工藝，其是連續(xù)流序批反應(yīng)工藝的改良版。這種方式處理過(guò)后的污水能達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，MSBR工藝能夠有效除去水體中的氮、磷等，但是其效果受到某些因素的影響。

其中，Ⅰ階段，是指由于熱彈性效應(yīng)引發(fā)的近似線(xiàn)性的溫度減少階段。Ⅱ階段，是指由于鋼材內(nèi)部微觀損傷與熱彈性效應(yīng)引發(fā)的非線(xiàn)性溫度減小階段。Ⅲ階段，是指由于鋼材微損傷擴(kuò)展與合并引發(fā)的溫度不斷增加階段。綜上，在拉伸不斷開(kāi)展過(guò)程中，拉應(yīng)力持續(xù)增加，樣品局部出現(xiàn)錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)與滑移等屈服狀態(tài)，內(nèi)摩擦、塑性變形以及其他不可逆變化導(dǎo)致熱耗散速率持續(xù)上升，同時(shí)在溫度變化中具有主導(dǎo)地位，所以樣品溫度持續(xù)增加，最終造成斷裂。所以材料的表面溫度變化情況和內(nèi)部塑性變形之間具有緊密關(guān)聯(lián)。

3.2.1 力學(xué)性能

在一些金屬材料中，若是交變應(yīng)力比其疲勞極限低，不會(huì)累積疲勞損壞，可以忽略由于滯彈性效應(yīng)、黏性效應(yīng)以及其他非塑性效應(yīng)造成的溫升值?；谘h(huán)荷載條件，樣品表面溫升信號(hào)和循環(huán)應(yīng)力幅具有以下關(guān)系：

一塊記作A板，另一塊記作B板（進(jìn)行中間調(diào)整以及時(shí)效處理，即熱處理過(guò)程）。之后沿試件軋制方向進(jìn)行矩形截面的平板試品制作，其標(biāo)距尺寸如下：200＊12＊6mm。

借助傳統(tǒng)方法獲得疲勞極限如下：σ

=274MPa、σ

=310MPa。兩種方法獲得疲勞極限誤差保持在5%左右。見(jiàn)下表3。

所以，紅外熱像手段可以對(duì)各種熱處理材料疲勞性能展開(kāi)準(zhǔn)確、快速分析。借助對(duì)比表2以及表3能夠發(fā)現(xiàn)，鋼板通過(guò)固溶化處理以及中間調(diào)整等熱處理之后，鋼材疲勞極限提升13.1%、屈服極限強(qiáng)化23%、強(qiáng)度極限強(qiáng)化24.5%。所以，可以確定FV520B鋼材的力學(xué)性能得到強(qiáng)化主要是由于熱處理工藝對(duì)其顯微組織結(jié)構(gòu)與成分進(jìn)行優(yōu)化，所以充分提升了基體組織連續(xù)性以及均勻性。

（2）實(shí)驗(yàn)方法。開(kāi)展疲勞實(shí)驗(yàn)活動(dòng)前，借助細(xì)砂紙打磨A板和B板棱角邊緣，進(jìn)而促使疲勞微裂紋形成過(guò)程進(jìn)行有效緩解。為了保證紅外熱像儀能夠充分監(jiān)測(cè)試樣表面的溫度場(chǎng)信號(hào)的變化規(guī)律，在樣品表面均勻噴涂黑色亞光漆，進(jìn)而減少反射光影響，并強(qiáng)化表面的熱輻射率。

2) 運(yùn)輸時(shí)間.貨物在運(yùn)輸時(shí)所消耗的時(shí)間長(zhǎng)意味著貨物占用資金的時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致貨物成本的增加.通過(guò)降低運(yùn)輸時(shí)間可以吸引顧客，提高運(yùn)營(yíng)商(水上“巴士”)的市場(chǎng)份額[13].因此運(yùn)輸時(shí)間是影響貨主選擇路徑的重要因素，主要包括節(jié)點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間及節(jié)點(diǎn)處中轉(zhuǎn)時(shí)間.

借助FEI Quanta200顯微鏡觀察分析A板和B板宏微觀疲勞斷口形貌特征。見(jiàn)下圖2。

其中，a圖為A板，b圖為B板。斷面涵蓋3個(gè)區(qū)域，第一，邊界棱角位置、試件疲勞微裂紋出現(xiàn)區(qū)。第二，疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)。第三，裂紋失穩(wěn)造成的瞬斷區(qū)。雖然均涵蓋疲勞斷裂特征，然而以宏觀層面觀察，A板與B板局部特征之間區(qū)別顯著，表明熱處理在A板以及B板抗疲勞機(jī)理方面存在一定影響。

分析A板疲勞斷口裂紋區(qū)形貌，試樣邊界棱角位置是疲勞裂紋主要發(fā)生部位，和軸向應(yīng)力之間成45°部位，之后裂紋拓展面和軸向應(yīng)力之間保持垂直狀態(tài)。因?yàn)?，只做固溶，?qiáng)化相未能均勻析出；穩(wěn)定化處理和時(shí)效處理基本不改變晶粒尺寸，固溶處理有細(xì)化晶粒的作用，因此，A板缺乏良好塑性與韌性等性能，進(jìn)而造成裂紋拓展區(qū)出現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，也沒(méi)有顯著的疲勞弧線(xiàn)?；谘h(huán)載荷條件，裂紋上面與下面持續(xù)張開(kāi)合并，同時(shí)相互摩擦，進(jìn)而使得裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)更加平整。對(duì)于瞬斷區(qū)，其和主應(yīng)力方向之間夾角在45°左右，由剪切應(yīng)力造成。在瞬斷區(qū)與穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)過(guò)渡部位，出現(xiàn)了少量疲勞輝紋，互相平行。因?yàn)锳板中晶粒粗大，缺乏良好塑性，因此瞬斷區(qū)中存在小而淺、少量韌窩。見(jiàn)下圖3。

(1)驗(yàn)證了水是TSR反應(yīng)發(fā)生的必要條件，在無(wú)水條件下 ，CaSO4不能引發(fā)TSR反應(yīng)生成H 2 S。

自媒體又稱(chēng)“個(gè)人媒體”或“公民媒體”，是普通大眾以現(xiàn)代化和電子化的手段，傳遞規(guī)范性及非規(guī)范性信息，提供與分享他們自身的事實(shí)、新聞的途徑。本研究通過(guò)微信和新浪微博等自媒體平臺(tái)，在搜索欄輸入“黃山民宿”，剔除純圖片，純營(yíng)銷(xiāo)，純介紹性文字，得到最終有效游記和評(píng)價(jià)共198條。

其中，a圖為裂紋源區(qū)，b圖為裂紋擴(kuò)展區(qū)，c圖為瞬斷區(qū)，d圖為二次裂紋與韌窩。

分析B板疲勞斷口裂紋區(qū)形貌，在試樣表面邊界棱角部位經(jīng)常出現(xiàn)疲勞微裂紋，基于循環(huán)載荷條件，微裂紋主要沿著和軸向之間夾角為45°的剪切應(yīng)力方向進(jìn)行拓展。進(jìn)行循環(huán)周次處理后，由于微裂紋持續(xù)合并以及成核，所以會(huì)產(chǎn)生主裂紋，其主要沿著與軸向載荷相垂直方向拓展。然而裂紋尺寸小，并且拓展速度慢，可以緩慢釋放裂尖塑性，促使樣品表面發(fā)生局部熱點(diǎn)區(qū)。裂紋進(jìn)行拓展時(shí)，由于裂紋監(jiān)督持續(xù)出現(xiàn)銳化以及鈍化現(xiàn)象，因此在各種拓展時(shí)刻中均會(huì)出現(xiàn)疲勞弧線(xiàn)，互相之間相互平行，彼此之間的間距在裂紋長(zhǎng)度以及循環(huán)應(yīng)力持續(xù)增加過(guò)程中，也會(huì)持續(xù)增大。此時(shí)裂紋尖端塑性變形能主要通過(guò)熱能形式進(jìn)行釋放，進(jìn)而造成裂尖位置溫度快速增加。斷口斷面和軸向載荷之間夾角在45°左右。出現(xiàn)斷裂之前，B板內(nèi)部顯微孔洞聚集、成核速度快，基于滑移系作用，在顯微空洞不斷增加過(guò)程中會(huì)造成斷裂現(xiàn)象，引發(fā)韌窩斷口問(wèn)題，在杯錐狀韌窩中能夠發(fā)現(xiàn)第二相粒子。見(jiàn)下圖4。

其中，a圖為主裂紋，b圖為疲勞輝文，c圖為剪切唇，d圖為第二相粒子與韌窩。

借助對(duì)A板以及B板樣品宏微觀疲勞斷口特征進(jìn)行分析，B板由于進(jìn)行了時(shí)效處理以及中間調(diào)整，所以顯微組織分布以及結(jié)構(gòu)等均得到優(yōu)化，同時(shí)得到晶粒細(xì)化，促使單位面積中晶粒數(shù)目不斷增加，增大了晶界面積，另外，晶粒內(nèi)部與晶間中第二相粒子增多，在彼此之間共同作用下，促使FV520B鋼材抗疲勞裂紋以及拓展水平得到充分提升。試樣邊界棱角部位出現(xiàn)疲勞裂紋的關(guān)鍵原因就是，與內(nèi)部晶粒相比，此位置晶粒的約束更少，同時(shí)由于試樣表面應(yīng)力集中，使得滑移帶易于在表面位向有利的晶粒處發(fā)生，并發(fā)展成微裂紋源。材料表面、過(guò)渡界面的粗糙度以及內(nèi)部微觀組織缺乏均勻性、連續(xù)性等，均會(huì)造成應(yīng)力集中問(wèn)題，為微裂紋發(fā)生以及拓展等提供良好條件。所以，優(yōu)化表面光潔度、保證過(guò)渡截面足夠光滑、對(duì)內(nèi)部組織進(jìn)行細(xì)化，可以對(duì)材料抗疲勞性能進(jìn)行充分優(yōu)化。同時(shí)，將殘余壓應(yīng)力引入到材料局部表面中，并采用表面滲氮處理、噴丸處理等方法提高表面晶粒約束力，可以充分控制其疲勞裂紋問(wèn)題，延長(zhǎng)構(gòu)件使用期限。在高周疲勞方面，循環(huán)應(yīng)力較低，微裂紋經(jīng)常出現(xiàn)在大尺寸晶界、表面晶粒以及非金屬包含物中，所以熱處理工藝是強(qiáng)化金屬材料抗疲勞性能的關(guān)鍵方法。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，時(shí)效熱處理以及中間調(diào)整等特殊處理工藝促使FV520B鋼材內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)得到充分優(yōu)化，充分強(qiáng)化FV520B鋼材力學(xué)性能。另外，紅外熱像手段，研究材料疲勞的關(guān)鍵方法，通過(guò)材料表面的溫升信號(hào)波動(dòng)規(guī)律對(duì)其疲勞參數(shù)進(jìn)行研究，可以對(duì)各種熱處理工藝的金屬材料疲勞參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速地確定。

[1]徐星星,魏立群,付斌,等．冷軋變形量和熱處理工藝對(duì)780 MPa級(jí)雙相鋼顯微組織和力學(xué)性能的影響[J]．上海金屬,2021,43(04)：6-6．

[2]馮彥朋、張弦、吳開(kāi)明、楊淼．熱處理工藝對(duì)超細(xì)貝氏體鋼顯微組織及耐腐蝕性能的影響[C]//2020第七屆海洋材料與腐蝕防護(hù)大會(huì)暨2020第一屆鋼筋混凝土耐久性與設(shè)施服役安全大會(huì)．2020．

[3]張菁麗,辛社偉,周偉,等．熱處理對(duì)Ti650鈦合金電子束焊接組織和力學(xué)性能的影響[J]．稀有金屬材料與工程,2021,50(01)：5-5．

[4]Clark A．Fatigue mechanisms in FV520B,a turbine blade steel．[J]．Sheffield Hallam University,1999．