用声发射检测（AE）技术确定热处理AISI D2工具钢的断裂韧性

AISID2冷作工具钢广泛用于对硬度、强度、耐磨性要求高的工具作业中，然而，通过回火处理来提高上述性能会对材料的断裂韧性和显微组织产生相应的影响。另一方面，由于合金含量高，AISID2钢本身就具有高的强度，但韧性相对来说比较差。

就材料断裂过程的实时监控而言，声发射检测（AE）被认为是一种理想的“诊断”工具。

为了研究回火工艺对AISID2工具钢的断裂机理和断裂韧性的影响，并探索用声发射检测（AE）确定断裂韧性值的新技术，伊朗Amirkabir技术大学机械工程系的冶金学者用AE技术对AISID2冷作工具钢的断裂韧性进行了研究。

他们分别按照传统的和两种经改良过的AE方法（即AECR、AEER法）来确定材料的断裂韧性值。将AISID2冷作工具钢在五种不同的条件下（奥氏体化+在0、300、450、525和575℃回火）进行热处理，然后用标准的金相检验、硬度试验和拉伸试验来检验其物理性能。按照ASTME399标准进行冲击试验，并用声发射检测（AE）技术来确定冷作工具钢的断裂韧性。研究结果如下：

1）断裂韧性试验显示，没有一个回火试样会出现最低的断裂韧性值；回火温度提高导致回火马氏体的相变，从而使应变断裂韧性值升高；在525℃时发现断裂韧性值略有下降，这可能是由于残余奥氏体在较高温度下发生了众所周知的二次硬化引起的。

2）由于不同的断裂机理，在断裂韧性试验中，随着载荷的不断增加，观察到了3个AE曲线区域：在第一个区域，试样仍旧处于弹性状态，只出现了AE峰值的略微下降；当载荷增加至一定值，出现了AE峰值急剧变化的第二个区域，在这个区域中试样出现了微裂纹且出现了裂纹的扩展；在第三个区域中裂纹迅速扩展，并出现了高分贝信号，随即试样完全断裂。

3）在断裂韧性试验中，影响材料力学性能的回火工艺对AE值的影响最为显著，除了525℃以外，随着回火温度的提高，平均计数值、能量、振幅及峰值频率均下降。

4）回火AISID2钢的断裂是一种延性纤维化和脆性开裂的组合破坏。除了525℃以外，在回火过程中，随着回火温度的升高，当出现二次硬化时，断裂韧性值上升，延性纤维断裂的碎片增加。