【文章內(nèi)容簡介】 的擴(kuò)展起主要作用，這時應(yīng)當(dāng)設(shè)法提高它的斷裂韌性，降低它的強(qiáng)度。 什么是低溫脆性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度 tk？產(chǎn)生低溫脆性的原因是什么？體心立方和面心立方金屬的低溫脆性有和差異？為什么？ 答：在試驗溫度低于某一溫度 tk時，會由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變未脆性狀態(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型轉(zhuǎn)變微穿晶斷裂，斷口特征由纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。 tk稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 低溫脆性的原因： 低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度降低而急劇增加 ，而解理斷裂強(qiáng)度隨溫度變化很小的結(jié)果。如圖所示：當(dāng)溫度高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，材料先屈服再斷裂（表現(xiàn)為塑韌性）；當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度，材料無屈服直接斷裂（表現(xiàn)為脆性）。 11 愛學(xué)習(xí)論壇 : 心立方和面心立方金屬低溫脆性的差異： 體心立方金屬的低溫脆性比面心立方金屬的低溫脆性顯著。 原因： 這是因為派拉力對其屈服強(qiáng)度的影響占有很大比重，而派拉力是短程力，對溫度很敏感，溫度降低 時，派拉力大幅增加，則其強(qiáng)度急劇增加而變脆。 6. 拉伸 沖擊彎曲 缺口試樣拉伸 第四章 金屬的斷裂韌度 一、解釋下列名詞 （ 1）低應(yīng)力脆斷：在屈服應(yīng)力以下發(fā)生的斷裂。 （ 2）張開型裂紋：拉應(yīng)力垂直作用于裂紋擴(kuò)展面，裂紋沿作用力方向張開，沿裂紋面擴(kuò)展。 （ 3）應(yīng)力強(qiáng)度因子：表示應(yīng)力場的強(qiáng)弱程度。 （ 4）小范圍屈服：塑性尺寸較裂紋尺寸及凈截面尺寸為小，小一個數(shù)量級以上的屈服。 （ 5）有效屈服應(yīng)力：發(fā)生屈服時的應(yīng)力 （ 6）有效裂紋長度：將原有的裂紋長度與松弛后的塑性區(qū)相合并 得到的裂紋長度 （ 7）裂紋擴(kuò)展能量釋放率：裂紋擴(kuò)展單位面積時系統(tǒng)釋放勢能的數(shù)值。 （ 8） J 積分：裂紋尖端區(qū)的應(yīng)變能，即應(yīng)力應(yīng)變集中程度 （ 9） COD：裂紋尖端沿應(yīng)力方向張開所得到的位移。 二、疲勞斷口有什么特點 ? 答案：有疲勞源。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。這種條紋開始時比較密集，以后間距逐漸增大。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，這個區(qū)域通常稱為疲勞裂紋 12 愛學(xué)習(xí)論壇 : 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。對于塑性材料，斷口為纖維狀，對于脆性材料，則為結(jié)晶狀斷口?？傊?，一個典型的疲勞斷口總是由疲勞源，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和最終斷裂區(qū)三部份構(gòu)成。 三、什么是疲勞裂紋門檻值，哪些因素影響其值的大小 ? 答案：把裂紋擴(kuò)展的每一微小過程看成是裂紋體小區(qū)域的斷裂過程，則設(shè)想應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度 △ K=KmaxKmin是疲勞裂紋擴(kuò)展的控制因子，當(dāng) △ K小于某臨界值 △ Kth時，疲勞裂紋不擴(kuò)展，所以 △ Kth叫疲勞裂紋擴(kuò)展的門檻值 。 應(yīng)力比、顯微組織、環(huán)境及試樣的尺寸等因素對 △ Kth的影響很大。 KI稱為 I型裂紋的應(yīng)力場強(qiáng)度因子，它是衡量裂紋頂端應(yīng)力場強(qiáng)烈程度的函數(shù)，決定于應(yīng)力水平、裂紋尺寸和形狀。 塑性區(qū)尺寸較裂紋尺寸 a 及靜截面尺寸為小時（小一個數(shù)量級以上），即在所謂的小范圍屈服 裂紋的應(yīng)力場強(qiáng)度因子與其斷裂韌度相比較，若裂紋要失穩(wěn)擴(kuò)展脆斷，則應(yīng)有： 這就是斷裂 K判據(jù)。 應(yīng)力強(qiáng)度因子 K1 是描寫裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)弱程度的復(fù)合力學(xué)參量，可將它看作推動裂紋擴(kuò)展的動力。對于受載的裂紋體，當(dāng) K1 增大 到某一臨界值時，裂紋尖端足夠大的范圍內(nèi)應(yīng)力達(dá)到了材料的斷裂強(qiáng)度，裂紋便失穩(wěn)擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂。這一臨界值便稱為斷裂韌度 Kc 或 K1c。 意義： KC平面應(yīng)力斷裂韌度（薄板受力狀態(tài)） KIC平面應(yīng)變斷裂韌度（厚板受力狀態(tài)） 13 愛學(xué)習(xí)論壇 : ，材料的 =1200MPa， KIc=115MPa*m1/2，探傷發(fā)現(xiàn)有 20mm長的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應(yīng)力 900MPa 下工作，試計算 KI 及塑性區(qū)寬度 R0，并判斷該件是 否安全？ 解：由題意知穿透裂紋受到的應(yīng)力為 ζ=900MPa 根據(jù) ζ/，確定裂紋斷裂韌度 KIC是否休要修正 因為 ζ/=900/1200=，所以裂紋斷裂韌度 KIC需要修正 對于無限板的中心穿透裂紋，修正后的 KI為： KI( （ MPa*m1/2） 塑性區(qū)寬度為： 比較 K1與 KIc： (mm) 因為 K1=（ MPa*m1/2） KIc=115（ MPa*m1/2） 所以： K1KIc ，裂紋會失穩(wěn)擴(kuò)展 , 所以該件不安全。 150MPa，使用 中發(fā)現(xiàn)橫向疲勞脆性正斷，斷口分析表明有 25mm深度的表面半橢圓疲勞區(qū)，根據(jù)裂紋 a/c可以確定 θ=1，測試材料的 =720MPa ，試估算材料的斷裂韌度 KIC為多少？ 解： 因為 ζ/=150/720=，所以裂紋斷裂韌度 KIC不需要修正 對于無限板的中心穿透裂紋，修正后的 KI為： KIC=Yζcac1/2 對于表面半橢圓裂紋， 所以， （ MPa*m1/2） 14 愛學(xué)習(xí)論壇 : 第五章 材料的疲勞 一、解釋下列名詞 腐蝕疲勞：材料或零件在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下造成的失效。 應(yīng)力腐蝕：材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的破壞。 氫脆：就是材料在使用前內(nèi)部已含有足夠的氫并導(dǎo)致了脆性破壞。 二．意義 ζ1：疲勞強(qiáng)度。對稱循環(huán)應(yīng)力作用下的彎曲疲勞極限（強(qiáng)度）。（是在循環(huán)應(yīng)力周次增加到一定臨界值后，材料應(yīng)力基本不再降低時的應(yīng)力值；或是應(yīng)力循環(huán)107周次材料不斷裂所對應(yīng)的應(yīng)力值。） ζ1p：對稱拉壓疲勞極限。 η1：對稱扭轉(zhuǎn)疲勞極限。 ζ1N；缺口試樣在對稱應(yīng)力循環(huán)作用下的疲勞極限。 三、如何判斷某一零件的破壞是由應(yīng)力腐蝕引起的 ? 答案：應(yīng)力腐蝕引起的破壞，常有以下特點： 造成應(yīng)力腐蝕破壞的是靜應(yīng)力，遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度，而且一舶是拉伸應(yīng)力。 應(yīng)力腐蝕造成的破壞，是腕性斷裂，沒有明顯的塑性變形。 只有在特定的合金成分與特定的介質(zhì)相組合時才會造成應(yīng)力腐蝕。 應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率一般在 109 一 106m/s，有點象疲勞，是漸進(jìn)緩慢的，這種亞臨 界的擴(kuò)展?fàn)顩r一直達(dá)到某一臨界尺寸，使剩余下的斷面不能承受外載時，就突然發(fā)生斷裂。 應(yīng)力腐蝕的裂紋多起源于表面蝕坑處，而裂紋的傳播途徑常垂直于拉力軸。 應(yīng)力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產(chǎn)物，而疲勞斷口的表面，如果是新鮮斷口常常較光滑，有光澤。 應(yīng)力腐蝕的主裂紋擴(kuò)展時常有分枝。但不要形成絕對化的概念，應(yīng)力腐蝕裂紋并不總是分技的。 應(yīng)力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可以是晶間斷裂。如果是穿 15 愛學(xué)習(xí)論壇 : 晶斷裂， 其斷口是解理或準(zhǔn)解理的，其裂紋有似人字形或羽毛狀的標(biāo)記。 四、如何識別氫脆與應(yīng)力腐蝕？ 答案：氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點表現(xiàn)在： 實驗室中識別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽極電流，如使開裂加速，則為應(yīng)力腐蝕；而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開裂加速者則為氫脆。 在強(qiáng)度較低的材料中，或者雖為高強(qiáng)度材料但受力不大，存在的殘余拉應(yīng)力也較小這時其斷裂源都不在表面，而是在表面以下的某一深度，此處三向拉應(yīng)力最大，氫濃集在這里造成斷裂。 斷裂的主裂紋沒有分枝的悄況．這和應(yīng)力腐蝕的裂紋是截然不同 的。 氦脆斷口上一般沒有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微。 大多數(shù)的氫脆斷裂 (氫