【正文】 s ηb， SOT ηs T 溫度對(duì)脆斷的影響規(guī)律 圖 310 延性 脆性轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)變率的關(guān)系 圖 39 溫度與破壞方式關(guān)系示意圖 研究表明： 加載速度 dε/dt提高 ，其作用 相當(dāng)于溫度降低， 同樣會(huì)使屈服抗力 ts升高，而正斷抗力 SOT 不變 ，則 脆斷危險(xiǎn)性增加！ τ b， SOT τ s dε/dt 加載速度對(duì)脆斷的影響規(guī)律 應(yīng)力集中對(duì) dε/dt的影響 應(yīng)該指出，在結(jié)構(gòu) 缺口處 由于應(yīng)力集中作用，使加載速度 dε/dt明顯提高 ，故脆斷危險(xiǎn)性增大。 即當(dāng)溫度由高到低變化到某一 臨界范圍 時(shí)，其 沖擊韌性 會(huì)發(fā)生 驟然下降 ，材料學(xué)稱之為 冷脆現(xiàn)象 ，而導(dǎo)致金屬發(fā)生冷脆現(xiàn)象的臨界溫度稱為該金屬的 延 — 脆性轉(zhuǎn)變溫度 。 顯然， r＝ τmax /σmax 其數(shù)值對(duì)應(yīng)于一定的應(yīng)力狀態(tài)是不變的。 影響金屬脆斷的主要因素 1)引起脆斷的外部三要素： 應(yīng)力狀態(tài)、溫度條件、加載速度。隨外力繼續(xù)增加，材料繼續(xù)變形和滑移，形成的微空穴會(huì) 聚集長大 ，使裂紋擴(kuò)展，最終出現(xiàn)斷裂。 ? 斷口平面與拉伸軸線大致呈 45176。 圖 沿晶斷裂的斷口形貌 宏觀特征： 無塑性變形 顆粒狀或粗瓷狀 色澤較灰暗 斷口表面平齊 邊緣有剪切唇 微觀特征： 明顯的多面體，巖石狀花樣、冰糖塊狀花樣 晶界斷裂的特征 金屬脆斷的斷口特征： 1）斷面顏色： 解理斷裂： 金屬光澤； 晶界斷裂： 較灰暗； 2）宏觀斷口： 解理斷裂： 斷口平齊，有放射狀撕裂棱形，即 人字紋，其尖鋒指向裂紋源； 晶界斷裂： 表面平齊，呈顆粒或粗瓷狀，邊緣有剪切唇； 3）微觀斷口： 解理斷裂： 河流花樣、舌狀花樣、扇形花樣； 晶界斷裂： 巖石狀、冰糖狀。 ? 裂紋擴(kuò)展總是沿著消耗能量最小 ， 即原子結(jié)合力最弱的區(qū)域進(jìn)行的 。 ? 解理斷裂 是材料在正應(yīng)力的作用下 ， 由于原子間結(jié)合鍵遭到破壞 ， 嚴(yán)格地沿晶內(nèi)一定的結(jié)晶學(xué)平面(即所謂 “ 解理面 ” )劈開而造成的 。 本節(jié)提要： 具體分析金屬脆斷的影響因素時(shí)，又可從總體上將它們分為 內(nèi)因 和 外因 。按工藝規(guī)定，應(yīng)采用的焊接線能量為 48kJ/cm，但由于冬季施工，焊接時(shí)采用的預(yù)熱溫度偏高，焊接線能量也偏大，事故分析表明，脆斷起源點(diǎn)的焊接線能量為 80kJ/cm，大大超過了規(guī)定的線能量， 致使焊縫和熱影響區(qū)的韌性顯著降低。 ?近代船用鋼板的沖擊試樣則具有相當(dāng)好的韌性。 ?1985年以后，探險(xiǎn)家們數(shù)次潛到 12612英尺的海底研究沉船，起出遺物。 但是，由于人類對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)的特性認(rèn)識(shí)不足，制造工藝不當(dāng)，維護(hù)不及時(shí)，歷史上也出現(xiàn)過一些 災(zāi)難性的事故。 焊接結(jié)構(gòu)脆斷的預(yù)防措施 熟悉正確選用焊接結(jié)構(gòu)材料的方法，掌握焊接結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)的原則。 焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂 掌握焊接結(jié)構(gòu)和制造工藝特點(diǎn)，熟悉其對(duì)脆性斷裂的影響。 低溫、快速、無塑性變形；脆性斷裂、延性斷裂和韌性 脆性斷裂；應(yīng)力狀態(tài)、溫度、加載速度、材質(zhì)狀態(tài)和厚度。 引發(fā)臨界溫度、止裂臨界溫度；Wells寬板拉伸試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)、 Niblink試驗(yàn)；落錘試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)、落錘撕裂試驗(yàn)。 晶間斷裂 晶內(nèi)斷裂 圖 各種斷裂微觀形貌 解理型斷口 穿晶韌窩斷裂 ? 序言： 焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用的數(shù)十年間，為人類文明做出了 巨大的貢獻(xiàn) ，這是不可磨滅的。 斷裂 脆性斷裂 延性斷裂 (塑性斷裂、韌性斷裂 ) 研究脆斷的意義 TITANIC斷裂事故 ?1912年當(dāng)年最為豪華、號(hào)稱永不沉沒的 Titanic首航沉沒于冰海，成了 20世紀(jì)令人難忘的悲慘海難。所以，沖擊試樣是典型的脆性斷口。該容器采用 HT80高強(qiáng)鋼焊接，板厚為 30mm，焊后進(jìn)行水淹試驗(yàn)時(shí)破裂。 ? 脆斷 對(duì)溫度條件敏感， 即所謂的 金屬冷脆現(xiàn)象； 通常在較低溫度下發(fā)生。 脆性斷裂的微觀機(jī)制有 解理斷裂 和 晶間斷裂 。 (1)解理斷裂 ? 宏觀特征： 不產(chǎn)生或產(chǎn)生較小的宏觀塑性變形 宏觀斷口平齊 斷口有金屬光澤 與主應(yīng)力方向垂直 ? 微觀特征： 河流花樣 、 舌狀花樣 、 扇形花樣 解理斷裂的特征 圖 解離斷裂 a宏觀斷口 人字行花樣； b， c微觀斷口 河流花樣； A臺(tái)階； B河流花樣 D擴(kuò)展方向 O裂紋源 S剪切唇 R放射條紋 圖 31 人字紋示意圖 圖 32斷口微觀特征 河流狀花樣 ? 沿晶斷裂 是裂紋沿晶界擴(kuò)展的一種脆性斷裂 。 (2)晶界斷裂 (沿晶斷裂 ) ?沿晶斷裂的原因大致有： ① 晶界存在連續(xù)分布的脆性第二相 ② 微量有害雜質(zhì)元素在晶界上偏聚 ③ 由于環(huán)境介質(zhì)的作用損害了晶界 ， 如氫脆 、 應(yīng)力腐蝕 、應(yīng)力和高溫的復(fù)合作用在晶界造成損傷 。 ? 常發(fā)生在純的單晶體中。隨外力繼續(xù)增加，形成 微空穴 。 ? 一般體心立方金屬韌性 脆性轉(zhuǎn)變溫度高，而面心立方金屬一般沒有這種溫度效應(yīng)。 具體分析外部三要素 2）力學(xué)狀態(tài)圖： 力學(xué)狀態(tài)圖 —— 聯(lián)合強(qiáng)度理論的轉(zhuǎn)化形式！ 應(yīng)力狀態(tài)圖 σmaΧ τmax 1 2 切斷抗力 ηb SOT 正斷抗力 ζb 屈服抗力 ηs