正如大直徑不銹鋼管開裂的起始部位的脆性相和鑄造松孔被認(rèn)為是缺陷一樣，在晶間失效的條件下，晶界也應(yīng)當(dāng)是這樣。在大多數(shù)情況下，晶間疲勞開裂在垂直于應(yīng)力軸的晶界上起始。采用定向結(jié)晶能大大地改進(jìn)鎳基高溫合金的蠕變、持久、熱沖擊和高溫疲勞性能，對于一些晶間失效的其他材料也應(yīng)當(dāng)具有同樣改進(jìn)的可能性。定向結(jié)晶可以得到晶界平行于主應(yīng)力方向的柱狀晶鑄件，也可以得到無晶界的單晶體。出柱狀晶和單晶體的Mar-M200的疲勞壽命，在1700°F(927℃)下其壽命比常用的鑄造材料高100倍左右。在這些溫度下，裂紋在多晶材料的橫向品界上起始，并迅速地沿著整個(gè)晶間通道擴(kuò)展到失效。在柱

狀晶和單晶體材料中，大部分的壽命是消耗在較困難的穿晶擴(kuò)展中。單晶體在1400°F(760℃)下比其它變形多晶體的材料的疲勞壽命長，盡管大直徑不銹鋼管不如Mar-M200在1400°F(760℃)或在1700°F (9270C)下的改進(jìn)那樣大。這些差別可以由多晶的觀察加以解釋，在1400°F(760℃)下大多數(shù)的裂紋擴(kuò)展是較慢的穿晶方式；而在多晶的Mar-M200中大多數(shù)的擴(kuò)展是晶間的。

新表面性能的置換在許多高溫應(yīng)用中，大直徑不銹鋼管必須加以防護(hù)以抵抗燃?xì)鉁u輪的環(huán)境影響。由于大多數(shù)疲勞開裂是在外表面起始，采用與基體不同的物理性能和機(jī)械性能的表面防護(hù)層，對于防護(hù)層基體的組合體的疲勞行為具有顯著的影響。重要的是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，防護(hù)層應(yīng)當(dāng)服務(wù)于兩個(gè)目的：(1)防護(hù)基體不受渦輪燃?xì)猸h(huán)境的影響；(2)防止疲勞裂紋的起始。因此應(yīng)當(dāng)選擇一種適用的防護(hù)層和防護(hù)層的熱處理，以提高零件的有效壽命。

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