Cross-sections of strained but not fractured compact tension JIC speciments have been examined to investigate crack-tip blunting behavior as a function J level for four different microstructures. The microstructures were the as-quenched microstructures of HP9-4-20 and HO9-4-10 steels and the microstructures obtained by tempering these steels at 565°C. Smooth blunting was observed for the as-quenched microstructures while the fatigue cracks for tempered microstructures blunted to geometries characterized by two or three corners or vertices. The blunting geometries were clearly defined at J levels well below JIC. For the case of smooth blunting voids tended to form directly ahead of the crack tip and crack extension by fracture occurred when the ligament between the blunting crack tip and the void directly ahead of the crack tip failed by shear fracture at an angle of about 45°C to the plane of the crack. Blunting to vertices was characterized by the growth of large voids very close to the corners or vertices of the blunting rack tip; it appears that the blunting geometry was maintained by the coalescence of these voids with the blunting crack tip. The results further suggest that if two microstructures have the same constrained ductility and identical inclusion distributions and one blunts smoothly and the other to vertices the microstructure which blunts to vertices can have substantially higher toughness.
On examine des sections droites d'échantillons JIC déformés en traction mais non fracturés pour étudier la façon dont les extrêmités des fissures sont émoussées en fonction du niveau de J pour quatre microstructures différentes. Ces microstructures sont les microstructures brutes de trempe des aciers HP9-4-20 et HP9-4-10 et les microstructures obtenues par revenu de ces aciers à 565°C. Un émoussage doux est observé pour les microstructures brutes de trempe tandis que les fissures de fatigue pour les microstructures revenues sont émoussées suivant des géométries caractérisées par deux ou trois angles ou sommets. Les géométries d'émoussage sont clairement définies pour des niveaux J bien au dessous de JIC. Dans le cas d'un émoussage doux, des cavités tendent à se former directement en avant de l'extrêmité de la fissure et l'extension de la fissure par rupture se produit lorsque le lien entre l'extrêmité émoussée de la fissure et la cavité qui se trouve immédiatement devant son extrêmité se rompt par cisaillement à un angle d'environ 45° du plan de la fissure. L'émoussage des sommets est caractérisé par la croissance de grandes cavités très voisines des angles ou des sommets de l'etrêmité émoussée de la fissure; il apparait que la géométrie d'émoussage est maintenue par la coalescence de ces cavités avec l'extrêmité émoussée de la fissure. De plus ces résultats suggèrent que si deux microstructures ont la même ductilité contrainte et des distributions d'inclusion identiques et si l'une s'émousse doucement tandis que l'autre présente des angles, cette dernière peut avoir une ténacité nettement plus élevée.
Mit Quersschnittsproben von gedehnten, aber nicht gebrochenen kompakten JIC-Zugproben wird das Abstumpfungsverhalten an Riβspitzen in Abhängigkeit vom J-Nieveau für vier verschiedene Mikrostrukturen untersucht. Die Mikrostrukturen entsprechen dem abgeschreckten Zustand der Stähle HP9-4-20 und HP9-4-10 und den Mikrostrukturen, die sich durch Tempern dieser Stähle bei 565°C ergeben. Weiche Abstumpfung wird für den abgeschreckten Zustand beobachtet, wohingegen die Ermüdungsrisse in getemperten Proben zu Geometrien abgestumpft werden, di dursch zwei oder drei Ecken oder Kanten gekennzeichnet sind. Diese Abstumpfgeometrien jsind klar definiert für J-Werte beträchtlich unterhalb von JIC. Im Falle der weichen Abstumpfung bilden sich Poren direkt vor der Riβspitze; die Riβausbreitung durch Bruch tritt auf, wenn die Verbindungen zwischen der Riβspitze und der Pore direckt davor durch Scherbruch unter einem Winkel von etwa 45° zur Riβebene nachgeben. Die Abstumpfung durch Bildung von Kanten ist gekennzeichnet durch das Wachstum groβer Poren sehr nahe an den Ecken oder Kanten der Riβspitze; es scheint, daβ Abstumpfungsgeometrie aufrecht erhalten wird durch Koaleszenz dieser Poren mit der Riβspitze. Die Ergebnisse legen weiterhin nahe, daβ im Falle, daβ zwei Mikrostrukturen mit derselben Duktilität und Verteilung von Einschlüssen, aber unterschiedlichem Abstumpfmechanismus (weich und Kanten), die Mikrostruktur mit Neigung zur Abstumpfung durch Kanten die beträchtlich höhere Zähigkeit uafweisen kann.