[理學(xué)]失效分析第四章-文庫吧資料
2025-01-25 08:47本頁面
【正文】 確定氫的來源。 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)可以采用恒載荷法和恒變形法 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)可以采用恒載荷法和恒變形法 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 氫致脆斷失效 由于氫而導(dǎo)致金屬材料在低應(yīng)力靜載荷下發(fā)生 的脆性斷裂，稱為氫致斷裂，又稱氫脆。 要注意區(qū)別應(yīng)力腐蝕破裂與腐蝕疲勞以及晶間應(yīng)力腐蝕破裂與 晶間腐蝕破壞的差別。對(duì)于不同的材料，重點(diǎn)分析能夠引起應(yīng)力腐蝕開裂的 敏感介質(zhì)。注意加工、裝配等過程中造成的殘余 應(yīng)力及其分布。 （ 2）詳細(xì)了解設(shè)備或部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工、制造、裝配 過程。如下圖 。 嚴(yán)重時(shí)整個(gè)都為腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，此時(shí)斷口則呈泥紋狀或龜板狀花 樣。 影響應(yīng)力腐蝕裂紋走向 (開裂類型 )的因素很多，同一種材料在不 同的介質(zhì)中會(huì)有不同的裂紋走向。面心立方 金屬的材料易引起穿晶型應(yīng)力腐蝕，而體心立方金屬的材料則以沿 晶型開裂為主。 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 (3)裂紋的走向可以是穿晶的也可以是沿晶的， 許多情況下，應(yīng)力 腐蝕裂紋也可以是沿晶和穿晶的混合型。 斷口上有斷裂源區(qū)、裂紋擴(kuò)展 區(qū)和最后斷裂區(qū)，如右圖所示。 材料的強(qiáng)度與硬度對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感性 的影響與構(gòu)件的實(shí)際狀態(tài)有關(guān)?？梢钥? 出，強(qiáng)度的提高使鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性顯 著加大。材料的強(qiáng)度越高， 其 越低。 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 (4)材料的成分、組織和應(yīng)力狀態(tài)的影響。材料的不 均勻性越大，越容易產(chǎn)生活性的陰極通道，故越易產(chǎn)生應(yīng)力腐 蝕。 W(C)為 0． 12％時(shí)，應(yīng)力腐蝕 敏感性最大。當(dāng)含碳量 低時(shí)，隨著含碳量增 ,加敏感性提高。一般來說，純 金屬不發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞，但含有很少的雜質(zhì)則會(huì)引起應(yīng)力腐 蝕破壞。 SCC?4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 (4)材料的成分、組織和應(yīng)力狀態(tài)的影響。 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 （ 2）一定的拉應(yīng)力和應(yīng)變，壓應(yīng)力一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。 （ 4）材料的成分、組織和應(yīng)力狀態(tài)的影響。 （ 2）一定的拉應(yīng)力和應(yīng)變，壓應(yīng)力一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 2．應(yīng)力腐蝕開裂的條件及其影響因素 通常的應(yīng)力腐蝕開裂的基本條件是：弱的腐蝕介質(zhì)、不大的拉 應(yīng)力和特定的金屬材料構(gòu)成的特定的腐蝕系統(tǒng)。應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的速率一般 介于均勻腐蝕速率和快速機(jī)械斷裂速率之間。 應(yīng)力腐蝕是一種局部腐蝕，形成的裂紋常被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，不 易被發(fā)覺。 金屬構(gòu)件的斷裂失效不僅與材料的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài) 有關(guān)，而且在很大程度上取決于它的環(huán)境條件。 材料致脆斷裂失效分析 4． 3環(huán)境致脆斷裂失效分析 環(huán)境致脆斷裂是指金屬材料與某種特殊的環(huán)境因素 發(fā)生交互作用而導(dǎo)致的具有一定環(huán)境特征的脆性斷裂。 2．?dāng)嗫谔卣? 宏觀斷口均為脆性的晶粒狀。二是某些雜質(zhì)元素沿晶界 富集引起的晶界弱化 。 材料致脆斷裂失效分析 4． 2． 3第二相質(zhì)點(diǎn)致脆斷裂失效 第二相質(zhì)點(diǎn)致脆斷裂是指由第二相質(zhì)點(diǎn)沿晶粒問界析出引起晶 界的脆化或弱化而導(dǎo)致的一種沿晶斷裂。 材料的脆性轉(zhuǎn)折溫度并不是一個(gè)固定的值，材料中的缺陷 (微裂紋、缺口、大塊夾雜等 )、晶粒粗大使脆性轉(zhuǎn)折溫度提高。 (2)環(huán)境溫度低于材料脆性轉(zhuǎn)折溫度。 絕大多數(shù)的體心立方金屬都屬于冷脆金屬，都具有發(fā)生冷 脆斷裂的可能性。 (2)冷脆金屬低溫?cái)嗔褦嗫诘奈⒂^形貌 :具有典型的 解理斷裂特 征 ,河流花樣、臺(tái)階、舌狀花樣、魚骨花樣、羽毛狀花樣、扇形 花樣等。斷口與正應(yīng)力軸垂直，斷口齊平，附近無縮頸現(xiàn) 象，無剪切唇。 在脆性轉(zhuǎn)折溫度以上，材料斷裂時(shí)為翅性的；在脆性轉(zhuǎn)折溫度以 下，材料斷裂時(shí)為脆性的。 (3)在更低的溫度下發(fā)生塑脆過渡，即 由宏觀塑性的解理斷裂向宏觀脆性的解 理斷裂過渡，在此時(shí)的極限塑性趨近零。隨著溫度的降 低，低碳鋼的斷裂行為發(fā)生如下變化 ： (1)屈服點(diǎn)和斷裂正應(yīng)力隨溫度降低而 顯著升高，而塑性指標(biāo) ?f逐漸降低。 材料致脆斷裂失效分析 3．回火致脆斷裂的分析 在失效分析時(shí)，對(duì)于具有產(chǎn)生回 火脆性條件，懷疑可能是回火脆性斷 裂的構(gòu)件，可取樣進(jìn)行材料回火脆性 檢驗(yàn)。但 馬氏體回火致脆斷裂的解理界面上可能出現(xiàn)碳 化物第二相質(zhì)點(diǎn)及細(xì)小的韌窩花樣。 典型微觀形貌：沿奧氏體晶界分離形成的冰 糖塊狀，如右圖所示。 材料致脆斷裂失效分析 2．回火致脆斷裂的特征 宏觀形貌特征：斷面結(jié)構(gòu)粗糙，斷口呈銀白 色的結(jié)晶狀，一般為宏觀脆斷。 第二類回火脆性與材料的合金元素 (Cr， Mn， M0， Ni， Si)和雜質(zhì)元素含量 (S， P， Sb， Sn， As)及處理的溫度有關(guān)， 斷裂為沿晶斷裂。 一般發(fā)生在高純度的鋼中，與雜質(zhì)的偏 聚無關(guān)，斷裂為穿晶型準(zhǔn)解理 。因此，顯微斷口上的韌窩形態(tài)對(duì)斷裂失效 的分析是相當(dāng)重要的。在電子顯微鏡下，過載斷裂斷口的微觀形態(tài)為各種形式的韌 窩狀形貌。 4． 1過載斷裂失效分析 扭轉(zhuǎn)過載斷裂實(shí)物圖 : 4． 1過載斷裂失效分析 4． 1． 4過載斷裂的微觀特征 常溫下，過載斷裂的微觀特征是有明顯的塑性變形痕跡以及穿 晶開裂的特征。 2．彎曲過載斷裂斷口特征 彎曲過載斷裂斷口特征總體上來說與拉伸斷裂斷口相似。腐 蝕介質(zhì)可能使通常的延性斷裂變 為脆性斷裂。 (2)斷口形貌的變化 對(duì)于同一種材料及尺寸相同的零件，拉伸塑性斷口與沖擊塑性 斷口，其形貌有所不同。 (1)斷口中三要素相對(duì)大小的變化 應(yīng)
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