材料力學(xué)性能教學(xué)課件ppt材料在單向拉伸下的力學(xué)性能-資料下載頁
2025-03-22 07:45本頁面
【正文】 此可見，金屬材料的韌性與脆性是根據(jù)一定條件下的塑性變形量來規(guī)定的。條件改變，材料的韌性與脆性行為也將隨之變化。 100 斷裂 的類型 ?（二）穿晶斷裂與沿晶斷裂 ?多晶體金屬斷裂時，裂紋擴展的路徑可能是不同的。 穿晶斷裂 的裂紋穿過晶內(nèi)； 沿晶斷裂 的裂紋沿晶界擴展。 按裂紋擴展的途徑分類： 101 斷裂 的類型 ?從宏觀上看， 穿晶斷裂可以是韌性斷裂 （如韌脆轉(zhuǎn)變溫度以上的穿晶斷裂 )， 也可以是脆性斷裂 （低溫下的穿晶解理斷裂），而 沿晶斷裂則多數(shù)是脆性斷裂 。沿晶斷裂是由晶界上的一薄層連續(xù)或不連續(xù)脆性第二相、夾雜物，破壞了晶界的連續(xù)性所造成，也可能是雜質(zhì)元素向晶界偏聚引起的。應(yīng)力腐蝕、氫脆、回火脆性、淬火裂紋、磨削裂紋等大都是沿晶斷裂。 102 斷裂 的類型 ?沿晶斷裂的斷口形貌呈冰糖狀 （圖 120），但如晶粒很細小，則肉眼無法辨認出冰糖狀形貌，此時 斷口一般呈晶粒狀，顏色較纖維狀斷口明亮，但比純脆性斷口要灰暗些 ，因為它們沒有反光能力很強的小平面。穿晶斷裂和沿晶斷裂有時可以混合發(fā)生。 103 斷裂 的類型 ?當(dāng)晶界的強度 小于 屈服強度時，晶界 無 塑性變形，產(chǎn)生 冰糖狀斷口 ；當(dāng)晶界的強度 大于 屈服強度時，晶界 有 塑性變形，產(chǎn)生 石狀斷口 。 104 斷裂 的 類型 ?根據(jù)斷裂機理分類 ： ?（三） 純剪切斷裂與微孔聚集型斷裂、 解理斷裂 ?（ 1）剪切斷裂： ?金屬材料在切應(yīng)力的作用下，沿滑移面分離而造成的滑移面分離斷裂；包括滑斷（純剪切斷裂）和微孔聚集型 斷裂。 105 斷裂 的 類型 ?純金屬尤其 是 單晶體金屬 常產(chǎn)生 純剪切斷裂 ，其 斷口 呈鋒利 的 楔形（單晶體金屬）或 刀尖 型（多晶體金屬的 完全韌性 斷裂） 。 這是純粹由 滑移流變 所造成的斷裂。 微孔聚集型斷裂 是 通過 微孔形核、長大聚合而導(dǎo)致材料分離的。 由于實際材料中常 同時形 成許多微孔，通過微孔長大互相連接而最終導(dǎo)致斷裂，故常用金屬材料一般均產(chǎn)生這類性質(zhì)的斷裂，如低碳鋼室溫下的拉伸斷裂。 106 斷裂 的 類型 ?（ 2）解理斷裂： ?是指金屬材料在一定條件下（如低溫），當(dāng)外加正應(yīng)力達到一定數(shù)值后，以極快速率沿一定晶體學(xué)平面產(chǎn)生的 穿晶斷裂 ；因與大理石的斷裂相似，所以稱這種晶體學(xué)平面為 解理面 。 ?通常， 解理斷裂總是脆性斷裂 ，但有時在解理斷裂前也顯示一定的塑性變形，所以 解理斷裂與脆性斷裂不是同義詞，前者指斷裂機理而言，后者則指斷裂的宏觀性態(tài)。 107 斷裂 的 類型 ?根據(jù)斷裂面的取向分類： ?如果斷裂面取向垂直于最大正應(yīng)力，為 正斷型斷裂 ； ?如果斷裂面取向與最大切應(yīng)力方向一致，而與最大正應(yīng)力方向成 45 176。 ，為 切斷型斷裂 。 ?前者如解理斷裂或塑性變形受較大約束下的斷裂，后者如塑性變形不受約束或約束較小情況的斷裂 ，如拉伸斷口上的剪切唇。 108 斷裂 的 類型 109 斷裂 的 類型 斷口 剪切試驗后 芯部 包覆層 斷裂處 110 斷裂 的 類型 111 斷裂 的 類型 112 解理斷裂 ?（一）解理裂紋的形成和擴展 ?裂紋的形成與塑性變形和位錯運動有關(guān)；金屬材料的斷裂總是伴隨有一定的塑性變形，有塑性變形就存在位錯的運動（斷裂前沒有塑性變形的理想脆性斷裂是不存在的）。 113 解理斷裂 ?（二）解理斷裂的微觀斷口特征 ?1. 解理斷裂 ?解理斷裂 是沿特定界面發(fā)生的 脆性穿晶斷裂 ，其微觀特征應(yīng)該是 極平坦的鏡面 。 ?但是，實際的解理斷裂斷口是由許多大致相當(dāng)于晶粒大小的解理面集合而成的。 ?這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱為 解理刻面 。 114 解理斷裂 ?在解理刻面內(nèi)部只從一個解理面發(fā)生解理破壞實際上是很少的。在多數(shù)情況下，裂紋要跨越若干相互平行的而且位于不同高度的解理面，從而在同一刻面內(nèi)部出現(xiàn)了 解理臺階和河流花樣 ， 后者實際上是解理臺階的一種標(biāo)志。 解理臺階、河流花樣，還有舌狀花樣是解理斷裂的基本微觀特征。 圖 125是河流花樣的電鏡照片。 115 解理斷裂 116 解理斷裂 ?解理裂紋與螺型位錯相交是形成解理臺階的一種方式。設(shè)晶體內(nèi)有一螺型位錯，并設(shè)想解理裂紋為一刃型位錯。當(dāng)解理裂紋與螺型位錯相遇時，便形成一個高度為 b的臺階（圖 126）。 117 解理斷裂 ?它們沿裂紋前端滑動而相互匯合，同號臺階相互匯合長大。當(dāng)匯合臺階高度足夠大時，便成為 河流花樣 （圖 127）。 ?河流花樣是判斷是否為解理斷裂的重要微觀依據(jù)。 “河流”的流向與裂紋擴展方向一致，所以可以根據(jù)“河流”流向確定在微觀范圍內(nèi)解理裂紋的擴展方向，而按“河流”反方向去尋找斷裂源。 118 解理斷裂 ?解理斷裂的另一微觀特征是存在 舌狀花樣 （圖 128），因其在電子顯微鏡下類似于人舌而得名。它是由于解理裂紋沿孿晶界擴展留下的舌頭狀凹坑或凸臺，故在匹配斷口上“舌頭”為黑白對應(yīng)的。 119 解理斷裂 ?2. 準(zhǔn)解理 ?在許多淬火回火鋼中，其回火產(chǎn)物中有彌散細小的碳化物質(zhì)點，它們影響裂紋形成與擴展。當(dāng)裂紋在晶粒內(nèi)擴展時，難于嚴(yán)格地沿一定晶體學(xué)平面擴展。斷裂路徑不再與晶粒位向有關(guān)，而主要與細小碳化物質(zhì)點有關(guān)。 其微觀形態(tài)特征，似解理河流但又非真正解理，故稱 準(zhǔn)解理 （圖 129）。 120 解理斷裂 121 微孔聚集斷裂 ?（一）微孔形核和長大 ?微孔聚集斷裂 過程包括微孔成核、長大、聚合，直至斷裂。 ?微孔是通過第二相（或夾雜物）質(zhì)點本身破裂，或第二相（或夾雜物）與基休界面脫離而成核的，它們是金屬材料在斷裂前塑性變形進行到一定程度時產(chǎn)生的。 ?在第二相質(zhì)點處微孔成核的原因是：位錯引起的應(yīng)力集中；或在高應(yīng)變條件下因第二相與基體塑性變形不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生分離。 122 微孔聚集斷裂 ?（二）微孔聚集斷裂的微觀斷口特征 ?微孔形核長大和聚合在斷口上留下的痕跡，就是在電子顯微鏡下觀察到的大小不等的圓形或橢圓形韌窩。 ?韌窩是微孔聚集斷裂的基本特征。 ?正像河流花樣是解理斷裂的基本特征一樣。 123 微孔聚集斷裂 ?韌窩形狀視應(yīng)力狀態(tài)不同而異，有下列三類： 等軸韌窩 、 拉長韌窩 和 撕裂韌窩 （圖 131），在電子顯微鏡下的形貌如圖 132所示。 124 微孔聚集斷裂 125 微孔聚集斷裂 ?如果使微孔在垂直于正應(yīng)力的平面上各方向長大傾向相同，則在正應(yīng)力垂直于微孔的平面上便形成 等軸韌窩 。 ?在扭轉(zhuǎn)載荷或受雙向不等拉伸條件下，因切應(yīng)力作用形成 拉長韌窩 。 ?如在微孔周圍的應(yīng)力狀態(tài)為拉、彎聯(lián)合作用，微孔在拉長、長大同時還要被彎曲，形成在兩個相配斷口上方向相同的 撕裂韌窩 。 126 微孔聚集斷裂 ?必須指出， 微孔聚集斷裂一定有韌窩存在，但在微觀形態(tài)上出現(xiàn)韌窩，其宏觀上不一定就是韌性斷裂。 因為如前所述，宏觀上為脆性斷裂，在局部區(qū)域內(nèi)也可能有塑性變形，從而顯示出韌窩形態(tài)。
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