将两组试样放入炉内加热，加热时间约4分钟，当确保试样温度与炉内温度一致时，用铁钩将试样从炉内钩出。当试样落入水后，将其拾取再放入炉内加热，如此循环往复100次、200次、400次、650次、800次、1 000次、1 300次，其结果分别如下。
1.热循环100次
当热循环次数达到100次后，从中取出一对试样，将其从中部截开，并将中部截开的面进行机械抛光，抛光完后，放在光学显微镜下观察（以下处理试样的方式相同），得到的两种试样在横截面中部附近的代表性照片如图6.7所示。
图6.7 热循环100次后两种试样在横截面中部附近的代表性照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
结果对比分析：
通过观察和统计两种试样横截面上的裂纹特征，可得以下两点。
（1）经过100次热循环后，两种试样与其原始照片对比，铬层裂纹密度明显增大。
（2）有激光预处理钢基体试样的铬层裂纹密度比无激光预处理的铬层裂纹密度小。
2.热循环200次
当热循环次数达到200次后，两种试样在横截面中部附近的代表性照片如图6.8所示。
图6.8 热循环200次后两种试样在横截面中部附近的代表性照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
结果对比分析：
通过观察和统计两种试样横截面上的裂纹特征，可得以下两点。
（1）两种试样的铬层裂纹密度都比各自循环100次时大。
（2）有激光预处理试样的铬层裂纹密度比无激光预处理的铬层裂纹密度小。
3.热循环400次
将两组试样热循环到400次，两种试样横截面上的代表性照片如图6.9所示。
图6.9 热循环400次后两种试样横截面上的代表性照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
结果对比分析：
通过观察和统计两种试样横截面上的裂纹特征，可得以下两点。
（1）两种试样的铬层裂纹密度都比各自循环200次时大。
（2）有激光预处理试样的铬层裂纹密度比无激光预处理的铬层裂纹密度小。
4.热循环650次
将两组试样热循环到650次，两种试样横截面上的代表性照片如图6.10所示。此时，发现两种试样在拐角处都有界面裂纹的产生，如图6.11所示。
图6.10 热循环650次后两种试样横截面上的代表性照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
结果对比分析：
通过观察和统计两种试样横截面上的裂纹特征，可得以下三点。
（1）两种试样铬层裂纹密度都比各自循环400次时大。
（2）有激光预处理试样的铬层裂纹密度比无激光预处理的铬层裂纹密度小。
（3）两者在拐角处有界面裂纹的产生，但有激光预处理试样的界面裂纹长度比无激光预处理的界面裂纹长度小（图6.11）。(www.xing528.com)
图6.11 热循环650次后两种试样拐角处的照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
5.热循环800次
将两组试样热循环到800次，两种试样拐角处的照片如图6.12所示。
图6.12 热循环800次后两种试样拐角处的照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
同时，非常明显地观察到了铬层周期性的主裂纹出现，如图6.13所示。
图6.13 热循环800次后两种试样的代表性铬层开裂照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
结果对比分析：
通过观察和统计两种试样横截面上的裂纹特征，可得以下四点。
（1）两种试样的铬层裂纹密度都比各自循环650次时大。
（2）有激光预处理试样的铬层裂纹密度比无激光预处理的铬层裂纹密度小。（3）两者在拐角处产生了界面裂纹，并沿界面发生了扩展。
（4）铬层出现了明显的周期性主裂纹。
6.热循环1 000次
将两组试样热循环到1 000次，两种试样拐角处的照片如图6.14所示。
图6.14 热循环1 000次后两种试样拐角处的照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
结果对比分析：
通过观察和统计两种试样横截面上的裂纹特征，可得以下两点。
（1）两种试样的裂纹密度都比各自循环800次时大。
（2）无激光预处理钢基体试样在拐角处铬层发生了剥落，而有激光预处理钢基体试样在拐角处铬层没有发生剥落。这表明无激光预处理钢基体试样在热疲劳载荷作用下，其饱和裂纹密度容限介于800次和1 000次之间，取其平均值约为900次。
7.热循环1 300次
将两组试样热循环到1 300次，将其机械抛光后，放在光学显微镜下观察，得到有激光预处理钢基体试样在拐角处的显微照片，如图6.15所示，其中（b）图为（a）图左下角处的放大照片。
图6.15 热循环1 300次后铬层/激光预处理钢基体拐角处的显微照片
由图6.15可看出，当热循环1 300次后，有激光预处理钢基体试样的铬层在拐角处也发生了剥落，且在拐角开裂后，裂纹沿着界面扩展。铬层的剥落表明有激光预处理钢基体试样在热疲劳载荷作用下，其饱和裂纹密度容限介于1 000次和1 300次之间，取其平均值约为1 150次。热循环1 300次后两种试样的代表性铬层开裂照片如图6.16所示。
图6.16 热循环1 300次后两种试样的代表性铬层开裂照片
（a）铬层／无激光预处理钢基体；（b）铬层／激光预处理钢基体
图6.16（a）、（b）为两种试样在横截面中部附近的照片，比较图6.16（a）、（b）可得到：两者都有明显的周期性主裂纹，但前者（无激光预处理试样）的铬层发生了明显的“塌落”现象，而后者（有激光预处理试样）的铬层保持得比较完整，没有发生明显的“塌落”现象。这表明后者的铬层性能要优于前者。其实，激光预处理钢基体会产生“遗传”效应，即激光预处理钢基体后，会优化铬层的组织结构及其性能［7－8］。有关激光预处理钢基体对铬层产生“遗传效应”的详细研究可参阅文献［8］。
另外，从图6.16中还可看到，在铬层主裂纹与界面的交界点的基体内有类似于枪炮管内的“口袋形”裂口，这是由于当铬层的主裂纹到达界面后，裂纹往基体内扩展，而本试验采用水冷却的方式，因此，水将顺着主裂纹的方向进入基体。当水进入基体后，在往复加热的过程中，会对基体造成氧化和腐蚀，这样就形成了类似于枪炮管内的“口袋形”裂口。
统计得到的铬层裂纹密度与热疲劳次数的对应关系见表6.1。
表6.1中两种试样的铬层裂纹密度随热疲劳次数的变化规律可用图6.17来描绘。
图6.17 两种试样的铬层裂纹密度随热疲劳次数的变化规律
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