工程材料力學(xué)性能復(fù)習(xí)資料(存儲(chǔ)版)
【正文】 KIC臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子，線彈性條件下以應(yīng)力場強(qiáng)度因子表示的斷裂韌度 Kc 平面應(yīng)力斷裂韌度 第五章 疲勞 金屬機(jī)件或構(gòu)件在變動(dòng)載荷和應(yīng)變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞。 疲勞區(qū)： 是疲勞裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展所形成的斷口區(qū)，是判斷疲勞斷裂的重要特征證據(jù) 疲勞區(qū)宏觀端口特征 ：斷口比較光滑并分布有貝紋線或海灘波紋狀花樣。 疲勞缺口敏感度 金屬材料在交變載荷作用下的缺口敏感性，需用疲勞缺口敏感度 qf 評定： kt =σ max/σ m 1：理論應(yīng)力集中系數(shù)即應(yīng)力集中處最大應(yīng)力與平均應(yīng)力之比 kf =σ 1 /σ 1N 1 ：疲勞缺口系數(shù)即光滑試樣和缺口試樣疲勞極限之比。由于載荷的間斷或載荷大小的改變，裂紋經(jīng)過多次張開閉合并由于裂紋表面的相互摩擦，形成一條條光亮的弧線，叫做疲勞裂紋前沿線，這個(gè)區(qū)域通常稱為疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，而最后斷裂區(qū)則和靜載下帶尖銳缺口試樣的斷口相似。其表面可見到“泥狀花樣”的腐蝕產(chǎn)物及腐蝕坑 應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo) 1 應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子因 此， KISCC 可作為力學(xué)性能指標(biāo)，表示含有宏觀裂紋的材料，在應(yīng)力腐蝕條件下的斷裂韌度。 氫致延滯斷裂 高強(qiáng)度鋼或α +β鈦合金，含有適量的處于固溶狀態(tài)的氫在低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過一段孕育期后，在金屬內(nèi)部，特別是在三向拉應(yīng)力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴(kuò)展，最后 突然發(fā)生脆性斷裂。 耐磨性 是材料抵抗磨損的性能，這是一個(gè)系統(tǒng)性質(zhì)。 （ 5） 腐蝕磨損 在摩擦過程中，由于 固體界面上的材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致材 料損耗而形成的磨損。微觀斷口上晶界明顯加寬，呈沿晶斷裂。最后瞬斷區(qū)一般為快速撕裂破壞，顯示出基體材料的特性。在形成疲勞裂紋之后，裂紋慢速擴(kuò)展，形成貝殼狀或海灘狀條紋。 過載損傷界 — 引起過載損傷需有一定的過載應(yīng)力和一定的應(yīng)力循環(huán)周次相配合。疲勞源有時(shí)不止一個(gè)，尤其在低周疲勞 下，其應(yīng)力幅值較大，斷口上常有幾個(gè)不同位置的疲勞核心。 顯微組織的影響 板條馬氏體＞針狀馬氏體。 3） 雜質(zhì)元素 S、 P、 As、 Sn、 Sb 等使鋼的韌性下降 晶粒尺寸：細(xì)化晶粒使材料韌性增加 金相組織 1） 對低強(qiáng)度鋼：按 tk 由高到低的順序：珠光體→上貝氏體→鐵素體→下貝氏體→回火馬氏體 2） 對中碳合金鋼且強(qiáng)度相同， tk：下貝氏體＜回火馬氏體；貝氏體馬氏體混合組織＞回火馬氏體 3） 低碳合金鋼的韌性：貝氏體馬氏體混合組織＞單一馬氏體或單一貝氏體 4） 馬氏體鋼的韌性：奧氏體的存在將顯著改善韌性 鋼中夾雜物、碳化物等第二相質(zhì)點(diǎn)對鋼的韌性有重要影響，影響 的程度與第二相質(zhì)點(diǎn)的大小、形狀、分布、第二相的性質(zhì)及其與基體的結(jié)合力等性質(zhì)有關(guān)。 3） 彎曲試驗(yàn)時(shí)，試樣的表面應(yīng)力最大，可較靈敏地反映材料的表面缺陷。 微孔聚集斷裂的微觀特征 微孔聚集的過程亦有 兩種形式，一種是相鄰微孔成長至互相接觸；另外是相距較大的微孔由于微孔之間的基體金屬發(fā)生變形 — 頸縮而引起微孔的聚集。 磨損、腐蝕和斷裂是機(jī)件的三種失效形式 斷口三要素 纖 維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇 韌性斷 裂 ： 中、低強(qiáng)度鋼光滑圓柱試樣在室溫的靜拉伸斷裂就是典型的韌性斷裂，其宏觀斷口呈杯錐狀 脆性斷裂 斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形。這表明金屬材料有一種阻止塑brLGb ln ??LGb ??2/1yi k ??? ds ??性變形的能力。 位錯(cuò)繞過第二相，按照這種方式，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力主要來自彎曲位錯(cuò)的線張力： 如果再考慮到質(zhì)點(diǎn)大小的影響，則位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)繞過阻力為： 由上式可知： 當(dāng) r＞ b 時(shí)，隨著 L↓→τ↑，即第 二相質(zhì)點(diǎn)數(shù)量越多，越分散，材料的屈服強(qiáng)度就越高。 σsu＝ Fsu/A0 下屈服點(diǎn) σsl： 當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)（指在屈服過程中試驗(yàn)力第一次發(fā)生下降）時(shí)的屈服階段的最小 應(yīng)力。 消除辦法 ： 采用長期回火 回火的作用是使間隙原子到位錯(cuò)空位和晶界去，自身變得比較穩(wěn)定。 循環(huán)韌性的意義是：材料循環(huán)韌性愈高，則機(jī)件依靠材料自身的消振能力愈好。） 2．晶粒大小和亞結(jié)構(gòu) 晶粒小→晶界多（阻 礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)）→位錯(cuò)塞積→提供應(yīng)力→位錯(cuò)開動(dòng) →產(chǎn)生宏觀塑性變形 。 原因：派拉力屬于短程力，對溫度十分敏感。 n=0 s=k=常數(shù)，材料沒有應(yīng)變硬化能力。 b) 脆斷總是從構(gòu)件內(nèi)部存在的宏觀裂紋作為“源”開始的。 區(qū)別：準(zhǔn)解理小刻面不是晶
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