The 12CrMoV steel subjected to high temperature will inevitably contain some δ-ferrite. The presence of δ-ferrite in this steel has been known to lead to discontinuities in the mechanical properties because of compositional differences and lack of cohesion between δ-ferrite and tempered martensite matrix.
The strain controlled fatigue test was carried out to investigate the effect of δ-ferrite on the low cycle fatigue behavior of the 12CrMoV steel at room temperature. Two different microstructures, tempered martensite with and without δ-ferrite, were developed by heat treatment schedules.
The tensile properties for the two different specimen conditions were very similar. The cyclic behavior was characterized by softening and the plastic strain range vs. the number of reversals plots obeyed the Manson-Coffin relationship. The fatigue crack propagation mode was a transgranular. However, the specimen with δ-ferrite had a longer fatigue life than that without δ-ferrite. Introduction of δ-ferrite resulted in the increase of cyclic strain hardening exponent and the more plastic work required to failure.
The δ-ferrite had influence on the crack path as a soft obstacle, which resulted that the crack passed around δ-ferrite. An excess energy was required to propagate the crack and led locally to a decrease in crack growth rate. Therefore, the presence of δ-ferrite in tempered martensite increased the resistance to crack propagation and resulted in the increase in fatigue life.
12CrMoV 강에서 δ - 페라이트가 저주파 피로거동에 미치는 영향을 조사하였다. 적절한 열처리를 하여 미소량의 δ-페라이트가 템퍼드 마르텐사이트 기지내에 존재하는 조건과 δ-페라이트가 존재하지 않는 조건에 대해 상온에서 인장및 변형율 제어 저주파 피로 시험을 수행하였다. 두 조건에서 인장성질의 차이는 거의 없었다. 일정 변형량 진폭 부하시에 반복 연화 현상이 특징적으로 나타났으며, 소성 변형량과 파단이 일어나는 reversals 수는 Manson-Coffin 관계식을 잘 만족하였다. 또한 두 조건 모두 피로 균열은 표면에서 생성하여 입내를 통해 전파하는 입내 전파양상이 지배적이었다.
그러나, δ-페라이트가 존재하는 조건의 피로 수명이 δ-페라이트가 존재하지 않는 조건보다 더 길었으며 파단에 이르는 데 필요한 소성 일도 더 크게 나타났다. 템퍼드 마르텐사이트 기지보다 연한 δ-페라이트는 균열성장시에 장애물로 작용하여 균열이 돌아 지나가는 것이 관찰되었다. 결과적으로, 균열이 진전하는 데 더 많은 에너지가 필요하게 되므로 국부적으로 균열진전 속도의 감소가 일어날 것으로 생각된다. 그러므로, 템퍼드 마르텐사이트 조직에서의 δ-페라이트는 균열진전에 대한 저항성을 증가시켰으며 그로인해 피로 수명이 증가함을 알 수 있었다.
