金屬材料在靜拉伸載荷下的力學性能-資料下載頁
2025-05-05 22:31本頁面
【正文】 Ue+ W a W Ue 2aC 亞穩(wěn) 失穩(wěn) 2πσ2a/E+ 4γ s=0 a=2Eγ s / πσ2 ac=2Eγ s / πσ2 ac臨界裂紋長度 裂紋體的斷裂強度 對于厚板 σc=(2Eγ s /（ 1 υ 2） π a)1/2 ac=2Eγ s /（ 1 υ 2） πσ2 如果裂紋尖端 ρ 很小 ,與 a0相近 (Eγ s /a) 1/2和 (Eγ s /a) 1/2 必要條件： 充分條件： σ c=(2Eγ s /π a)1/2 σ c= (Eρ γ s /4aa0) 1/2 如果 ρ 3a0時用 σ c=(2Eγ s /π a)1/2 如果 ρ 3a0時用 σ c= (Eρ γ s /4aa0) 1/2 注意 :格雷菲斯的斷裂強度公式只適用于脆性固體 對于金屬材料 : σ c=[E(2γ s + γ p)/π a]1/2 γ p—塑性變形所需的塑性變形功 2γ s γ p σ c=(Eγ p/π a)1/2 應力松馳 : σ c= (Eρ γ s /4aa0) 1/2 裂紋尖端附近產(chǎn)生塑性變形 , 尖端發(fā)生鈍化使 ρ 增大 , σ max減少的現(xiàn)象 . 四、解理斷裂機理和微觀斷口特征 （一）解理裂紋的形成和擴展 裂紋形成的位錯理論 甄納 斯特羅位錯塞積理論 事實：斷口附近仍然有少量的塑性變形 1948年甄納 當切應力達到某一臨界值時，塞積頭處的位錯互相擠緊聚合而成一高 nb，長 r的楔形裂紋。 nb r τ τ i σ fmax 斯特羅指出 如果塞積頭處的應力集中不能為塑性變性所松馳，則塞積頭處的最大拉應力 σfmax能夠等于理論斷裂強度形成裂紋 . nb r τ τ i σ fmax σ fmax=（ τ τ i ）（ d/2r） 1/2 τ –τ i:滑移面上的有效切應力 σ m =(Eγ s /a0)1/2 τ f =τ i+ (2rEγ s /da0)1/2 若 r與 a0相當， E=2G（ 1+υ ）代入得 τ f =τ i+ (4 G（ 1+υ ） Eγ s /d)1/2 裂紋擴展條件（柯垂耳） σ nb=2γ s nb r τ τ i σ c= 2γ sG/d（ τ τ i） （ τ s τ i） =kyd（ 1/2） σ c= 2γ s G /kyd（ 1/2） nb=d（ τ τ i） /G d（ 1/2） σ c= 2γ s G /ky d（ 1/2） σ s = σ i+ kyd（ 1/2） ef (二 )解理斷裂的微觀斷口特征 解理斷裂的基本微觀特征 (微觀斷口特征 ): 解理臺階、河流花樣、解理舌 河流花樣 解理臺階形成方式： 解理裂紋與螺旋位錯相交 二次解理或撕裂 河流花樣形成示意圖 河流通過傾斜晶界 河流通過扭轉(zhuǎn)晶界 重新形核 舌狀花樣及形成示意圖 （三）準解理 原因 :細小的第二相 它是解理斷裂的變種 不同點 : 準解理小刻面不是晶體學解理面 。 裂紋多萌芽于晶粒內(nèi)部 。 與解理的共同點 : 有小解理刻面、臺階及河流花樣等 四、微孔聚集斷裂機理和微觀斷口特征 （一）微孔聚集斷裂機理 斷裂過程：微孔形核、長大、聚合直到斷裂 形核方式：第二相（或夾雜物）質(zhì)點本身破碎或它們與基體界面脫離而成 在第二相處形核原因：位錯引起應力集中；第二相與基體塑性變形不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生分離 a e d b c 微孔形核長大模型 微孔長大和聚合模型 （二）微觀斷口特征 韌窩 20CrMo淬火高溫回火斷口微孔聚集型 (微孔多萌生于碳化物界面 ) 59黃銅斷口 等軸韌窩 拉長韌窩 撕裂韌窩 軸向 扭轉(zhuǎn) 拉彎聯(lián)合 韌窩的 形狀 取決于應力狀態(tài) 軸向 扭轉(zhuǎn) (切應力）拉彎聯(lián)合 塑性好，則韌窩大而深 韌窩的 大小和深淺 : 第二相密度高，間距小，則韌窩小 加工硬化能力強，則韌窩大而淺。 五、斷裂理論的應用 σ c= 2γ s G /kyd（ 1/2） σ s = σ i+ kyd（ 1/2） 脆性斷裂： σ i+ kyd（ 1/2） = 2γ s G /kyd（ 1/2） ky（ d（ 1/2） σ i+ ky） = 2 γ s G d（ 1/2） σ c σ s ef 脆性斷裂： ky（ d（ 1/2） σ i+ ky） = 2γ s G 降低脆斷傾向：提高 G、 γ s 、 q 、降低 ky 、 d、 σ i ky（ d（ 1/2） σ i+ ky） = 2 γ s G q G， G↑ 脆性 ↓ 。 G高，強度高。很難用強化方法改變 G而使金屬材料韌化 考慮應力狀態(tài)的影響，加入應力狀態(tài)系數(shù) q γ s， γ s ↑ 脆性 ↓ 。 γ s實際由表面能和塑性變形功組成，稱有效表面能。 有效滑移系多，可動位錯數(shù)目多，塑性變形功大，韌性好。 各種因素對材料韌脆性的影響： ky， 釘扎常數(shù)。 ky ↑ 脆性 ↑ 。 q ↑ 脆性 ↓ 。 d， d ↑ 脆性 ↑ 。細晶材料的韌性好。 σ i與 τ pn和位錯運動阻礙有關(guān)。 位錯運動速率 ↑ 脆性 ↑ 。溫度的影響，低溫脆性。 ↓ d（細化晶粒） → 脆性 ↓ q，表示應力狀態(tài)的系數(shù)， 滑移面 上切應力與正應力之比。 σ i， σ i↑ 脆性 ↑ 。 合金元素： ↑ ky 、 σ i和 ↓ γ s → 脆性 ↑ ， 形成粗大的第二相，脆性 ↑ 三向拉伸 q =1/3， 拉伸 q =1，扭轉(zhuǎn) q =2，
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