为进一步分析平头圆柱弹体高速撞击下3种低碳合金钢板的微观组织损伤演化规律与失效机理，通过光学显微镜对回收弹孔及附近区域组织进行金相观察。如图8.12所示，与图8.1（a）所示的原始微观组织形貌相比，Q235A钢中珠光体由不规则多边形状变为细长的蝌蚪状，组织变得更加致密。如图8.12（a）所示，微观组织的流动方向与宏观变形破坏方向一致。图8.12（b）和图8.12（c）展现了距离弹孔不同位置处Q235A钢微观组织的空间分布规律。根据珠光体的变形程度，将弹孔附近区域划分为剧烈变形区（图8.12（b1））、轻微变形区（图8.12（c1））和无变形区（图8.12（b2））。在如图8.12（b）所示的材料以塑性流动为主要破坏模式的区域中，剧烈变形区、轻微变形区宽度分别为217μm和507μm。在图8.12（c）所示的材料以剪切冲塞为主要破坏模式的区域中，剧烈变形区、轻微变形区宽度分别为419μm和600μm，表明剪切冲塞段铁素体和珠光体的塑性变形程度较塑性流动段更加剧烈。Q235A钢变形和失效特性的定量分析详见表8.5。
与图8.1（b）所示的10CrNiMo钢原始微观组织形貌相比，在图8.13中可见冲击后回火索氏体发生了明显的晶粒细化。由图8.13（a）、图8.13（b）和图8.13（c）可见，与c所在的受阻区域相比，a所在的贯穿区域回火索氏体排列更加紧密和规则。如图8.13（b）所示，塑性变形区域的宽度为1.41 mm。此外，在图8.13（b）和图8.13（d）中可见一条长5.40 mm、宽16μm的塑性间断裂纹，距离弹孔边缘约800μm。在静水拉应力和剪应力作用下，微孔洞不断生长聚集，最终发展为宏观裂纹［6］。
图8.12 Q235A钢弹孔附近区域破坏形貌
如图8.14和表8.5所示，22SiMnTi钢板变形区域的范围远小于Q235A和10CrNiMo钢板。在图8.14（a）所示的弹靶碰撞区域未观察到马氏体发生明显的塑性变形。由于靶体高速碰撞产生的热量在短时间内无法传导出去，靶体内碰撞区域温度迅速升高。当靶体内局部区域热软化速率超过工作硬化速率时，材料出现剪切失稳，在狭长软化区域内形成绝热剪切带［325］。与高塑性钢10CrNiMo不同，22SiMnTi钢板中的脆性绝热剪切裂纹是连续的，且沿钢板厚度方向扩展。22SiMnTi钢板中的脆性绝热剪切裂纹宽41μm，是10CrNiMo钢板中塑性剪切裂纹宽度的2.56倍。绝热剪切带附近变形区域宽度约为231μm。如图8.14（c）所示，绝热剪切带内分布有白色氧化物夹杂，是绝热过程高温作用的产物。
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图8.13 10CrNiMo钢弹孔附近区域破坏形貌
图8.14 22SiMnTi钢弹孔附近区域破坏形貌
表8.5 3种低碳合金钢的变形和失效分析
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