高温下的失延裂纹形成与蠕变破坏相关的研究

失延裂纹（DDC）发生在很多具有奥氏体组织（FCC）的合金中，包括奥氏体不锈钢、镍基合金和铜基合金。它和材料加热到大致高于1/2熔点时高温塑性突然下降有关。图6-41示出了两条延性-温度的示意曲线，一条表示正常高温塑性曲线，另一条显示了高温延性下降。注意这个失延区与发生凝固裂纹和液化裂纹的脆性温度区间（BTR）是不同的，是分开的，尽管把它们分开的高延性区可能只有200°C（360°F）宽或者更少些（如图6-36所示）。因为发生的温度差别很小，很多研究者把DDC误认为是液化裂纹。此外尽管形成机理不同，液化裂纹和失延裂纹也有可能连接而形成一条裂纹。

图6-41 高温延性曲线同时画出了凝固时的脆性温度区（BTR）

BTR—脆性温度区间 T_L—液相线温度 T_S—固相线温度

在奥氏体不锈钢的焊缝金属和HAZ中都观察到失延裂纹^[60，61]，它经常和晶粒粗大以及在厚板焊件中产生的高拘束度有关。在焊缝金属中DDC发生在迁移晶界上。图6-42示出了Nissley和Lippold^[62]工作中发现的焊缝金属DDC的一个例子，请注意：晶粒非常大，而裂纹很清楚地沿着微观组织中的迁移晶界延伸。

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图6-42 在全奥氏体焊缝金属中的失延裂纹

DDC现在被认为是一种高温蠕变破坏形式，它在远高于不锈钢正常蠕变温度的温度区间很快产生^[63，64]。在MGB（迁移晶界）很直，有利于晶界滑移的焊缝金属中失延裂纹最为普遍。通过晶界钉扎作用增加晶界弯曲程度可降低对DDC的敏感性。在奥氏体不锈钢焊缝中，以AF或FA模式凝固可以在奥氏体组织中生成铁素体，这样形成的铁素体对于钉扎MGB是有效的，并导致非常弯曲的，抗开裂的晶界（如图6-11和图6-22所示）。这种晶界上的弯曲在力学上可起锁定作用，以阻止可以导致开裂的高温晶界滑移。

用应变-断裂试验^[65]可以对DDC的敏感性进行定量评定。用这种试验可以确定在一个温度范围内引起固态下晶界裂纹的最低应变。这个试验方法在第10章中叙述。图6-43示出了用应变-断裂试验方法测定的三种奥氏体不锈钢自动GTA焊焊缝的结果。注意在大致为750～1000°C（1380～1830°F）的温度区间310型不锈钢导致断裂的最低应变值仅为5%，甚至更低。而304型不锈钢则拥有高得多的最低应变值。310型焊缝金属是全奥氏体组织，而304型是以FA模式凝固，FN为4。在304型焊缝中出现铁素体，使晶粒边界在铁素体-奥氏体界面上被钉扎，而得到非常凹凸不平的迁移晶界。超级奥氏体不锈钢AL6XN在900～950°C（1650～1740°F）温度区间内导致断裂的最低应变值很低，但是在这个温度区间之外有相对高的抗DDC阻力。在AL6XN中MGB也是十分凹凸不平的，这是由于在凝固终了时形成了共晶成分。

产生DDC的机理尚未完全搞清楚，在奥氏体不锈钢焊缝金属中存在铁素体可以形成非常凹凸不平的晶界，使裂纹萌生和扩展的阻力很大，从而有效地降低了产生DDC的危险。在厚板中由多道全奥氏体焊缝形成的高拘束度接头对形成失延裂纹是最敏感的。