本研究的主要目的是探讨单纯高温处理条件下,结构钢内部裂纹的愈合机制、影响裂纹愈合的因素,寻求较佳的裂纹愈合处理工艺。本研究结果对于促进金属材料的智能化和提高材料使用寿命有着重要的实际意义,为实现金属材料的智能化、高性能化、高效化和长寿化奠定良好的理论基础和实验依据。试验用材选用20钢、45钢、20CrMnTi钢,先用钻孔压缩法在试样内部引入裂纹,然后对含内部裂纹的试样进行不同加热温度和不同保温时间的空冷处理,采用金相显微镜及扫描电镜观察分析裂纹愈合程度。研究表明,加热温度高于850℃时,三种材料内部裂纹都有不同程度的愈合。裂纹区出现由铁素体构成的细晶愈合带,随加热温度升高和保温时间延长,愈合带变窄,裂纹愈合过程中形成的孔洞是杂质元素富集的区域;金属材料内部裂纹愈合过程主要经历三个阶段:裂纹分隔,裂纹由长裂纹变成断续状短裂纹;短裂纹愈合,产生愈合孔洞;孔洞缩小、球化,数量减少,裂纹周围组织与成分均匀化。温度是影响裂纹愈合的主要因素,而加热时间的影响次之;裂纹愈合存在临界温度,此临界温度应大于该材料的最低再结晶温度;碳化物形成元素Cr、Mn、Ti阻碍碳的扩散,同时碳化物阻碍再结晶晶粒长大,故使裂纹愈合区铁素体量增多,再结晶晶粒细小。裂纹引入导致的裂纹区应变能(晶格畸变能)增高,是裂纹愈合的内在驱动力;裂纹愈合可能存在一临界能量因子,当内在驱动能与外界驱动能之和(即能量因子)大于临界能量因子时,裂纹愈合,反之裂纹不能愈合。裂纹形变区的再结晶及其晶粒长大是金属材料内部裂纹愈合的主要机理,原子扩散是裂纹愈合的物质基础。