【文章內(nèi)容簡介】 的機械性能及指標 ? 金屬材料的 機械性能 ： 是指金屬材料在一定的溫度條件下受到外力作用時 ， 抵抗變形和斷裂的能力 ， 又稱材料的 力學(xué)性能 。 ? 機 械 性能包括 強度 、 硬度 、 韌性 、 塑性 等 。 對于壓力容器用材料 ， 最重要的是材料的強度 、 塑性和韌性指標 。 ? 一般材料的強度和塑性通過拉伸試驗測定 ， 韌性通過沖擊試驗測定 ，硬度通過硬度試驗測定 。 **比例極限； **彈性極限； **屈服強度； **極限強度； **斷裂強度 金屬材料的性能（續(xù)） 塑性材料的應(yīng)力 － 應(yīng)變曲線 金屬材料的性能（續(xù)） 脆性材料的 應(yīng)力－應(yīng)變曲線 金屬材料的性能（續(xù)） ★ 強度 ? 強度是指金屬材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力 。 ★ 塑性 ? 金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形的能力 ， 叫做塑性 。 ★ 延伸率和斷面收縮率 ★ 硬度 ? 硬度是指金屬材料抵抗硬物壓入其表面的能力 。 它表示金屬材料的堅硬程度 。 ? 布氏硬度試驗法 、 洛氏硬度和維氏硬度試驗法 。 ★ 金屬的沖擊韌性 ? 沖擊韌性是指金屬材料在沖擊載荷 （ 指突然增加的載荷 ） 作用下 ， 抵抗破壞的能力 。 金屬材料的性能（續(xù)） ★ 脆 性 轉(zhuǎn) 變 溫 度 (NDTTNil Ductility Transition Temperature) ? 沖擊韌性與試驗溫度有關(guān) 。 在低溫下 ， 材料會出現(xiàn)由塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài) 。 使材料的沖擊韌性值急劇降低的溫度 ， 叫做脆性轉(zhuǎn)變溫度 。 ? 脆性轉(zhuǎn)變溫度越低的金屬 ， 越能在低溫下承受沖擊載荷 。 ? 脆性轉(zhuǎn)變溫度的高低也是金屬材料的性能指標之一 。 什么是斷裂力學(xué) ? ? 它是研究帶裂紋物體的強度以及裂紋擴展規(guī)律的一門科學(xué)。 ? 斷裂力學(xué)是建立在 “ 缺陷理論 ” 的基礎(chǔ)上，即認為斷裂的發(fā)生是由于材料中存在不可避免的微小裂紋而引起。 ? 解釋了 “ 低應(yīng)力脆斷 ” 現(xiàn)象。 ? 剩余強度慨念。 線彈性斷裂力學(xué)的基本概念 由 －－裂紋引起的破壞類型 ? 1) 脆性斷裂 ? 2) 韌性斷裂 ? 3) 疲勞 ? 4) 蠕變 ? 5) 腐蝕 －－ 應(yīng)力強度因子 （ K） ： K反映了裂紋端的應(yīng)力場的強弱程度 ， 也就是說可以用 K來描述裂紋尖端應(yīng)力場的強弱 ， 進而判斷裂紋是否進入臨界狀態(tài) 。 －－ 材料的斷裂韌性 （ K1c ） ：表示了材料阻抗裂紋擴展的能力 ， 可看作是材料抵抗脆性破壞能力的一個斷裂韌性參量 。 斷裂韌性可以說既是強度指標 ， 又是韌性指標 。在一定條件下 ， 它是一個材料常數(shù) 。 線彈性斷裂力學(xué)的基本概念 （續(xù)） ? 判斷裂紋體是否安全 ？ K≥ K1C 裂紋失穩(wěn)擴展 (破壞 ) K＜ K1C 裂紋不擴展 (安全 ) ? 開裂的三種類型 線彈性斷裂力學(xué)的基本概念 （續(xù)） ? 疲勞裂紋擴展速率 da/dN＝ C(ΔK) n 斷裂力學(xué)的工程應(yīng)用 ? 應(yīng)用斷裂力學(xué)方法所需要的信息 (1) 確定最小可檢測到的裂紋長度。 (2) 在結(jié)構(gòu)含裂紋的前提下 ， 預(yù)計剩余強度；根據(jù)所要求的失效－安全載荷 ， 確定臨界裂紋長度 。 (3) 建立所期望的加載歷史 。 (4) 確定從最小可檢測裂紋尺寸擴展至臨界裂紋尺寸的裂紋擴展曲線 。 (5) 具有預(yù)計易引發(fā)裂紋部位的知識 。 (6) 考慮所及結(jié)構(gòu)或部件可達性因素 ， 實現(xiàn)可靠的檢測 。 斷裂力學(xué)的工程應(yīng)用 （續(xù)） ? 選擇最有效的檢測方法與下列因素有關(guān)： (1)可達性； (2) 檢測技術(shù)的靈敏性和最小可檢裂紋長度； (3) 檢測頻率。 直接法 應(yīng)用說明 1. 目視 只適用于易達區(qū)域 ， 檢測微小裂紋則需要較多的經(jīng)驗 。 2. 液體滲透 只適用于易達區(qū)域，與目視檢測具有同級別的檢測靈敏度。 3. 磁粉 只適用于磁性材料 ， 需要拆卸部件 ， 在專門的機構(gòu)上進行檢測 。 缺口或不平會產(chǎn)生顯示信號 ， 是靈敏的檢測方法 。 4. 射線 用途廣泛 ， 靈敏度高 。 若在角焊縫或加強筋邊緣有裂紋 ， 則評片較難 ， 厚板中的小平面裂紋不易檢測到 。 檢測方法及與結(jié)構(gòu)斷裂相關(guān)的特點 間接法 應(yīng)用說明 1. 超聲波 通過選擇不同的探頭和輸入脈沖 ,可應(yīng)用廣泛 . 獲取缺陷的尺寸和性質(zhì)則有一定的難度 . 2. 渦流 便宜 ， 宜于使用 。 線圈可做得足夠小 ， 以實現(xiàn)伸入孔內(nèi)進行檢測 。 若應(yīng)用的人技能高 ， 則可達較高的靈敏度 。 對缺陷的性質(zhì)和尺寸基本不知或知之甚少 .。 3. 聲發(fā)射 結(jié)構(gòu)加載 ， 方可檢測 ， 可連續(xù)監(jiān)督 。 設(shè)備昂貴 ， 對信號的解釋有一定的難度 。 檢測方法及與結(jié)構(gòu)斷裂相關(guān)的特點 （續(xù)） 斷裂力學(xué)的工程應(yīng)用 （續(xù)） ? 中子輻照對材料性能的影響 ? 脆性斷裂與溫度的關(guān)系 : 必須有下列三個條件同時存在才會產(chǎn)生脆性斷裂： ? (1) 必須有缺陷 (裂紋或缺口 )存在； ? (2) 必須有足夠大的拉伸應(yīng)力存在； ? (3) 金屬必須處在足夠低的溫度下 。 ? －－中子輻照對脆性斷裂的影響 : 材料經(jīng)輻照后 ， 脆性轉(zhuǎn)變溫度將會升高 。 大亞灣核電站反應(yīng)堆鋼材脆性轉(zhuǎn)變溫度隨中子注量的變化 27176。 C 30年 25 176。 C 上升 52 176。 C 27176。 C 25186。C 國外規(guī)范推薦的斷裂力學(xué)分析方法 ? ASME第 III卷附錄 G和 ASME第 XI卷附錄 A ? 方法的基礎(chǔ)是線彈性斷裂力學(xué) ? 方法 ： 1) 將缺陷化成可以進行分析的形狀 ； 2) 求出反應(yīng)堆壽命期間在各種狀態(tài)下相應(yīng)的應(yīng)力； 3) 算出恰當?shù)膽?yīng)力強度因子； 4) 試驗測出材料的斷裂韌性值； 5) 采用線彈性斷裂力學(xué)方法計算裂紋的擴展和缺陷的臨界尺寸； ? 與第 III卷 IWB3600中的判據(jù)進行比較以確定缺陷的可接受程度。 ASME第 XI卷附錄 A推薦的顯示驗收流程示意圖 分目錄 ? 金屬材料加工 ?熱處理 ?壓力加工 ?焊接 ?鑄造 ?冶煉和加工過程中的缺陷 金屬材料