材料的力學性能(7)-全文預覽
【正文】 ? 延性斷裂的微觀特征是韌窩形貌 ， ? 在電子顯微鏡下 ， 可以看到斷口由許多凹進或凸出的微坑組成 。 ? 當拉伸載荷達到最大值時 ， 試樣發(fā)生頸縮 。 ?需要強調(diào)的是 ， Griffith理論的前提是材料中已存在著裂紋 ， 但不涉及裂紋來源 。 ? 倘若由于應力集中的作用而使裂紋尖端的應力超過材料的理論強度值 ， 則裂紋擴展 ， 引起斷裂 。 ? 而當 a＜ ac時 ， 要使裂紋擴展須由外界提供能量 ，即增大外力 。 臨界狀態(tài)為 : ?（ Ue+W） / ? a =4γ 2πσ 2a/E =0 （ 510） ? 于是 ， 裂紋失穩(wěn)擴展的臨界應力為 : σ c=(2Eγ/πa) 1/2 (511) ? 臨界裂紋半長為 ac=2Eγ/πσ 2 (512) ? 式 (511)便是著名的 Griffith公式 。 ? 板材每單位體積的彈性能為 σ 2/2E。 ?在實際晶體中必有某種缺陷 ,使其斷裂強度降低?？梢?， 在 E， a0一定時 ， σm 與表面能 γ 有關 ， 解理面往往是表面能最小的面 ， 可由此式得到理解 。 作為一級近似 ， 該曲線可用正弦曲線表示 ? σ=σ msin(2πx/d) （ 51） ? 式中 x為原子間位移 ,d為正弦曲線的波長 。 ?鋼的高溫回火脆性是微量有害元素P,Sb,As,Sn等偏聚于晶界 ， 降低了晶界原子間的結合力 ， 從而大大降低了裂紋沿晶界擴展的抗力 ， 導致沿晶斷裂 。 ? 裂紋擴展總是沿著消耗能量最小 ，即原子結合力最弱的區(qū)域進行的 。 ? 準解理的細節(jié)尚待研究 ， 但已知它和解理斷裂有如下的不同： ? 準解理裂紋常起源于晶內(nèi)硬質(zhì)點 ， 向四周放射狀地擴展 ， 而解理裂紋則自晶界一側向另一側延伸； ? 準解理斷口有許多撕裂棱； ? 準解理斷口上局部區(qū)域出現(xiàn)韌窩 ， 是解理與微孔聚合的混合型斷裂 。 ? 準解理斷裂時 ， 其解理面除 (001)面外 ， 還有 (110)、(112)等晶面 。 河流狀花樣是由解理臺階的側面匯合而形成的 。 但實際晶體總是有缺陷存在 ， 如位錯 、 第二相粒子等等 。 ? 解理斷裂是材料在拉應力的作用下 ，由于原于間結合鍵遭到破壞 ， 嚴格地沿一定的結晶學平面 (即所謂 “ 解理面 ” )劈開而造成的 。 脆性斷裂 脆性斷裂的宏觀特征 ， 理論上講 ，是斷裂前不發(fā)生塑性變形 ， 而裂紋的擴展速度往往很快 ， 接近音速 。 解理斷裂 、 沿晶斷裂和微孔聚合型的延性斷裂 ， 是指斷裂的微觀機制 。 ? 斷裂是材料的一種十分復雜的行為 ， 在不同的力學 、 物理和化學環(huán)境下 ， 會有不同的斷裂形式 。 ? 失效形式：如彈塑性失穩(wěn) 、 磨損 、 腐蝕等 。 在不同的場合下 ， 用不同的術語描述斷裂的特征 。 ? 本章討論在室溫、單向加載時的金屬的斷裂，按脆性斷裂和延性斷裂分別進行論述，包括斷裂過程與微觀機制，斷裂的基本理論以及韌 —脆轉化。 解理斷裂 ? 脆性斷裂的微觀機制有解理斷裂和晶間斷裂 。 ? 解理斷口的微觀形貌似應為一個平坦完整的晶面 。 在電子顯微鏡下 ， 解理斷口的特征是河流狀花樣 ， 如圖 51所示 。 回火產(chǎn)物中細小的碳化物質(zhì)點影響裂紋的產(chǎn)生和擴展 。
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