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(參考版)
2025-03-25 07:45本頁面
【正文】 。 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。 ?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 。 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。 ?韌窩是微孔聚集斷裂的基本特征。 ?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。 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。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)。 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。 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。 ?河流花樣是判斷是否為解理斷裂的重要微觀依據(jù)。 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。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。 圖 125是河流花樣的電鏡照片。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。 ?這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱為 解理刻面 。 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 。 ?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。 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。 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 。 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。 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） 。 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 。 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。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。 穿晶斷裂 的裂紋穿過晶內(nèi)； 沿晶斷裂 的裂紋沿晶界擴展。條件改變，材料的韌性與脆性行為也將隨之變化。 一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于 5％者為脆性斷裂；反之，大于 5％者為韌性斷裂。 實際多晶體金屬斷裂時主裂紋向前擴展，其前沿可能形成一些次生裂紋，這些裂紋向后擴展借低能量撕裂與主裂紋連接便形成人字紋。 板狀矩形拉伸試樣斷口中的人字紋花樣如圖119所示。 97 斷裂 的類型 ?脆性斷裂 是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，沒有明顯征兆，因而 危害性很大 。 96 斷裂 的 類型 ?韌性斷口的宏觀斷口同時具有上述三個區(qū)域，而脆性斷口纖維區(qū)很小，剪切唇幾乎沒有 。剪切唇表面光滑，與 拉伸 軸呈 45 176。溫度降低或材料強度增加，由于塑性降低，放射線由粗 交細乃至 消失 。 撕裂時 塑性變形量越大，則放射線越粗。 放射區(qū)有放射線花樣特征。 95 斷裂 的 類型 ?纖維區(qū)中裂紋擴展的速率是很慢的，當(dāng)其達到臨界尺寸后就快速 擴展而形成放射區(qū)。 這樣的 過程 重復(fù)進行 就 形成鋸齒 形的纖維區(qū)。 角 。這些剪切 變形 帶從 宏觀上看 大致與徑向 呈 50176。微孔不斷長大和聚合就形成顯微 裂紋 。 94 斷裂 的 類型 ?當(dāng)光滑圓柱拉伸試樣受 拉伸力作 用，在試驗力達到拉伸力 — 伸長曲線 最高點時 ，便在試樣局部區(qū)域產(chǎn)生縮頸，同時試樣的 應(yīng)力狀態(tài) 也由單向變?yōu)槿?，且中心軸向應(yīng)力最大。這種斷口的形成過程如 圖 118所示。纖維狀 是塑性變形 過程中微裂紋不斷 擴展和 相互連接造成的，而灰暗色則是纖維斷口 表面對光反射 能力很弱所致。 角 。 91 斷裂 的 類型 ?按斷裂前有無產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形 分類： ?（一）韌性 斷裂與脆性斷裂 ?韌性斷裂 ： 指金屬斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形的斷裂，這種斷裂有一個緩慢的撕裂過程，在裂紋擴展過程中不斷消耗能量。 90 斷裂 的 類型 ?磨損、腐蝕和斷裂是機件的三種主要失效形式，其中以斷裂的危害最大 ?？梢哉f， 任何斷裂過程都是由裂紋形成和擴展兩個過程組成的，而裂紋形成則是塑性變形的結(jié)果。在材料塑性變形過程中，也在產(chǎn)生微孔損傷。工程結(jié)構(gòu)或機件的斷裂會造成重大的經(jīng)濟損失，甚至人員傷亡。 ?影響因素： （ 1）溶質(zhì)元素會降低鐵素體的塑性； （ 2）鋼的塑性受碳化物體積比以及形狀的影響； （ 3）細化顆?？墒共牧系乃苄栽黾?。 85 %10 0001 ???LLL? 塑性 ?斷面收縮率 是試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，用符號 ψ表示 ?式中： A0：試樣原始橫截面積； A1：縮頸處最小橫截面積。 ?金屬材料常用的塑性指標(biāo)為 斷后伸長率 和 斷面收縮率 。 ?金屬材料斷裂前所產(chǎn)生的塑性變形由均勻塑性變形和集中塑性變形兩部分構(gòu)成。 ? 縮 頸 一旦產(chǎn)生，拉伸試樣原來所受的單向應(yīng)力狀態(tài)就被破壞，而在縮頸區(qū)出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)。 ?（ 3）可降低塑性，改善低碳鋼的切削加工性能。 82 應(yīng)變硬化 （形變強化） ?應(yīng)變硬化的作用： ?（ 1）應(yīng)變硬化可使金屬機件具有一定的抗偶然過載能力，保證機件安全。 ?塑性應(yīng)變是硬化的原因，而硬化則是塑性應(yīng)變的結(jié)果。 ?3. 應(yīng)力狀態(tài) ?應(yīng)力狀態(tài)也影響屈服強度， 切應(yīng)力分量越大，越有利于塑性變形，屈服強度則越低 ，所以扭轉(zhuǎn)比拉伸的屈服強度低，拉伸要比彎曲的屈服強度低， 但三向不等拉伸下的屈服強度為最高。 80 影響 屈服強度的因素 ?（二）外在因素 ?1. 溫度 ?一般，升高溫度金屬材
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