焊接結(jié)構(gòu)斷裂性能ppt課件-文庫吧資料
2025-01-23 18:37本頁面
【正文】 塑性變形 導(dǎo)致的 應(yīng)變時效 。 2) 應(yīng)變時效 ① 靜應(yīng)變時效 （也稱 冷變形時效或冷應(yīng)變脆化 ）； ② 動應(yīng)變時效 （ 也稱 熱應(yīng)變時效或熱應(yīng)變脆化 ） 。 圖 312 試樣尺寸對應(yīng)力 應(yīng)變曲線形狀的影響 ? 本節(jié)提要 : 本節(jié)側(cè)重 焊接工藝 引起的 新矛盾、新問題 焊接結(jié)構(gòu)的特點對脆斷的影響 (1)焊接結(jié)構(gòu)剛性大 ①不能產(chǎn)生相對位移，將引起較大的附加應(yīng)力 ②對應(yīng)力集中特別敏感 (2)焊接結(jié)構(gòu)整體性強 給裂紋的擴展創(chuàng)造十分有利的條件 ，應(yīng)力集中大 承載能力為 680噸 (計算應(yīng)力相當(dāng)于 166N/mm2)，破壞能量為25870J ，應(yīng)力集中得到緩和 承載能力為 910噸 (計算應(yīng)力相當(dāng)于 255N/mm2)，破壞能量為660520J 圖 “自由輪 ” 甲板艙口設(shè)計對比 a原始設(shè)計； b改進(jìn)設(shè)計 焊接制造工藝對脆斷的影響 1) 時效的概念 —— 在一定溫度下，材料性能隨時間發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為時效。顯然厚板的延、韌性均較差。因此，隨著厚度增加，材料的性能降低。 圖 311 轉(zhuǎn)變溫度和屈服點與低碳鋼晶粒度的關(guān)系 (1)尺寸的影響 ? 實際上由于屈服和斷裂經(jīng)常是從材料表面開始，所以表面缺陷數(shù)目增加將導(dǎo)致流動和斷裂的傾向。 材質(zhì)的影響 —— 內(nèi)因 一項新的科學(xué)研究回答了 80年未解之謎：含 S高的鋼板，韌性差所致。磷降低裂紋表面能，硅可限制交滑移，促進(jìn)出現(xiàn)孿生，都起著提高韌 脆轉(zhuǎn)變溫度的不利作用。 這類金屬材料具有較高的低溫韌性！ 不同材料沖擊韌性與溫度關(guān)系曲線 用力學(xué)狀態(tài)圖解釋 溫度降低對脆斷的影響 原理：隨著 溫度的降低， 屈服抗力 ts升高 ，而正斷抗力 SOT不變 ， 故 脆斷危險性 增加 ！ 聯(lián)想： 材料的屈服極限 ζs 隨溫度的提高而降低！反過來，必然提高！ σmaΧ τmax 1 2 切斷抗力 ηb SOT 正斷抗力 ζb 屈服抗力 ηs ηb， SOT ηs T 溫度對脆斷的影響規(guī)律 圖 310 延性 脆性轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)變率的關(guān)系 圖 39 溫度與破壞方式關(guān)系示意圖 研究表明： 加載速度 dε/dt提高 ，其作用 相當(dāng)于溫度降低， 同樣會使屈服抗力 ts升高，而正斷抗力 SOT 不變 ，則 脆斷危險性增加！ τ b， SOT τ s dε/dt 加載速度對脆斷的影響規(guī)律 應(yīng)力集中對 dε/dt的影響 應(yīng)該指出，在結(jié)構(gòu) 缺口處 由于應(yīng)力集中作用，使加載速度 dε/dt明顯提高 ，故脆斷危險性增大。 大多 面心立方晶格 的金屬，如： 鋁、銅等金屬則 沒有冷脆現(xiàn)象 。 即當(dāng)溫度由高到低變化到某一 臨界范圍 時，其 沖擊韌性 會發(fā)生 驟然下降 ，材料學(xué)稱之為 冷脆現(xiàn)象 ，而導(dǎo)致金屬發(fā)生冷脆現(xiàn)象的臨界溫度稱為該金屬的 延 — 脆性轉(zhuǎn)變溫度 。 r小 則材料易于 脆性斷裂 ， r大 則材料傾向于 延性斷裂 。 顯然， r＝ τmax /σmax 其數(shù)值對應(yīng)于一定的應(yīng)力狀態(tài)是不變的。 當(dāng)最大切應(yīng)力未達(dá)到極限值時， 最大正應(yīng)力首先達(dá)到極限值 則發(fā)生 脆性斷裂 ； 當(dāng)最大正應(yīng)力未達(dá)到極限值時， 最大切應(yīng)力首先達(dá)到極限值 則發(fā)生 延性斷裂 。 影響金屬脆斷的主要因素 1)引起脆斷的外部三要素： 應(yīng)力狀態(tài)、溫度條件、加載速度。 角 圖 34b 微孔聚集型斷裂示意圖 延性斷裂的特征： 宏觀斷口： 纖維狀、色澤灰暗、有剪切唇、有塑性變形 微觀斷口： 韌窩 圖 35 韌窩狀花樣斷口電鏡圖像 韌窩的形成機理為空洞聚集： 圖 空洞聚集的過程 圖 棒材拉伸斷口示意圖 ? 材料強度 ? 第二相顆粒的尺寸 ? 形態(tài) ? 分布 材料 特性 ? 類型 ? 大小 應(yīng)力 狀態(tài) 韌窩的尺寸和形狀與 圖 36 三種韌窩的形成過程 (a) 等軸韌窩 (b) 剪切韌窩 (c) 撕裂韌窩 圖 按斷裂路徑分類示意圖 a穿晶斷裂； b沿晶脆斷； c沿晶韌斷 — 脆性斷裂 ? 大多數(shù)塑性金屬材料隨溫度的下降會發(fā)生從韌性斷裂向脆性斷裂過渡的情況，這種斷裂類型的轉(zhuǎn)變稱為 韌性 脆性的轉(zhuǎn)變 ，所對應(yīng)的溫度稱為 韌性 脆性轉(zhuǎn)變溫度 。隨外力繼續(xù)增加，材料繼續(xù)變形和滑移，形成的微空穴會 聚集長大 ，使裂紋擴展，最終出現(xiàn)斷裂。 圖 34a 純剪斷的示意圖 (2)微孔聚集型 (杯錐狀 )斷裂 ? 外力作用使得材料發(fā)生變形，夾雜物和第二相粒子的存在使周圍形成 位錯塞積 。 ? 斷口平面與拉伸軸線大致呈 45176。 延性斷裂 滑移或純剪切斷裂 微孔聚集型斷裂 (1)滑移或純剪斷裂 ? 金屬在外力作用下沿 最大切應(yīng)力 的滑移面滑移，至一定程度而斷裂。 圖 沿晶斷裂的斷口形貌 宏觀特征： 無塑性變形 顆粒狀或粗瓷狀 色澤較灰暗 斷口表面平齊 邊緣有剪切唇 微觀特征： 明顯的多面體，巖石狀花樣、冰糖塊狀花樣 晶界斷裂的特征 金屬脆斷的斷口特征： 1）
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