【正文】 ?（ 2）應(yīng)變硬化和塑性變形適當(dāng)配合可使金屬均勻塑性變形，保證冷變形工藝順利實(shí)施。 83 縮 頸現(xiàn)象和抗拉強(qiáng)度 ?（一）定義 ?縮頸是韌性金屬材料在拉伸試驗(yàn)時(shí) 變形集中于局部區(qū)域 的特殊現(xiàn)象，這是 應(yīng)變硬化（物理因素）與截面減?。◣缀我蛩兀?共同作用的結(jié)果。 84 塑性 ?（一）塑性與塑性指標(biāo) ?塑性定義： 指金屬材料斷裂前發(fā)生塑性變形（不可逆永久變形）的能力。 試樣拉伸至縮頸前的塑性變形是 均勻塑性變形 ，縮頸后縮頸區(qū)的塑性變形是 集中塑性變形 。 ?斷后伸長(zhǎng)率 是試樣拉斷后標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比，用 δ表示 ?式中： L0：試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度； L1：試樣斷裂后的標(biāo)距長(zhǎng)度。 86 %100010 ???AAA? 塑性 87 塑性 ?（二）塑性的意義與影響因素 ?對(duì)機(jī)件來(lái)講，都要求材料具有一定的塑性，以防止機(jī)件偶然過(guò)載時(shí)產(chǎn)生突然破壞。 88 ? 斷裂的類型 ? 解理斷裂 ? 微孔聚集斷裂 第四節(jié) 金屬的斷裂 89 第四節(jié) 金屬的斷裂 ?斷裂 是工程材料的主要失效形式之一。因此，如何提高材料的斷裂抗力，防止斷裂事故發(fā)生，一直是人們普遍關(guān)注的課題。微孔的產(chǎn)生與發(fā)展，即損傷的累積，導(dǎo)致材料中微裂紋的形成與長(zhǎng)大，即連續(xù)性的不斷喪失，這種損傷達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)最終的斷裂。 對(duì)斷裂的研究，主要關(guān)注的是斷裂過(guò)程的機(jī)理及其影響因素，其目的在于根據(jù)對(duì)斷裂過(guò)程的認(rèn)識(shí)制訂合理的措施，實(shí)現(xiàn)有效的斷裂控制。 ?在應(yīng)力 作用 下（有時(shí) 還兼有熱及介質(zhì)的共同 作用）， 金屬材料被分成兩個(gè)或幾個(gè)部分 ，稱為 完全 斷裂 ；內(nèi)部 存在裂紋，則為不完全斷裂 。 ?韌性 斷裂的斷裂面一般 平行于最大切應(yīng)力并與主應(yīng)力 成 45176。用肉眼或放大鏡觀察時(shí)， 斷口呈 纖維 狀， 灰暗色 。 92 斷裂 的 類型 ?中、低強(qiáng)度鋼的光滑圓柱試樣在室溫下的 靜拉伸斷裂是典型的韌性斷裂，其宏觀斷口呈 杯 錐形 ，由 纖維區(qū) 、 放射區(qū) 和 剪切唇 三個(gè)區(qū)域 組成（圖 117）， 即所謂的 斷口特征三要素 。 93 斷裂 的 類型 ?這種 斷口的形成過(guò)程如 圖 118所示。 在中心三向 拉應(yīng)力 作用下， 塑性變形難于 進(jìn)行 ，致使試樣中心部分的夾雜物或第二相 質(zhì)點(diǎn)本身 碎裂、或使夾雜物質(zhì)點(diǎn)與基體界面脫離 而形成 微孔。 早期形成的顯微裂紋，其端部產(chǎn)生較大 塑性變形，且集中 于極窄的高 變形帶內(nèi)。 ~60176。 新的 微孔就在變形帶內(nèi)成核、長(zhǎng)大和聚合，當(dāng)其 與裂紋 連接時(shí)，裂紋便向前擴(kuò)展 了一段 距離。 纖維區(qū)所在平面（即 裂紋擴(kuò)展的宏觀 平面）垂直 于拉伸應(yīng)力 方向。 放射區(qū)是 裂紋作 快速低能量 撕裂形成的。 放射線 平行于裂紋擴(kuò)展 方向而垂直 于裂紋前 瑞（每一瞬間）的 輪廓線，并 逆指向裂紋源 。 對(duì)于幾乎不產(chǎn)生塑性變形的極 脆材料，放射線 消失。 ?試樣 拉伸斷裂的最后階段形成杯狀或錐狀的 剪切唇。 ， 是典型的切斷型斷裂。 ?一般說(shuō)來(lái)，材料強(qiáng)度提高 ，塑性 降低，則放射區(qū)比例 增大；試樣 尺寸 加大，放射 區(qū)增大明顯，而纖維區(qū) 變化不大 。 脆性斷裂的斷裂面一般與正應(yīng)力垂直，斷口 平齊而光亮 ，常呈 放射狀或 結(jié)晶狀 。 98 斷裂 的類型 ?人字紋花樣的放射方向也與裂紋擴(kuò)展方向平行，但其尖頂指向裂紋源。 99 斷裂 的類型 ?通常，脆斷前也產(chǎn)生微量塑性變形。 由此可見，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(lái)規(guī)定的。 100 斷裂 的類型 ?（二）穿晶斷裂與沿晶斷裂 ?多晶體金屬斷裂時(shí)，裂紋擴(kuò)展的路徑可能是不同的。 按裂紋擴(kuò)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 。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。穿晶斷裂和沿晶斷裂有時(shí)可以混合發(fā)生。 104 斷裂 的 類型 ?根據(jù)斷裂機(jī)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。 這是純粹由 滑移流變 所造成的斷裂。 由于實(shí)際材料中常 同時(shí)形 成許多微孔，通過(guò)微孔長(zhǎng)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。 ?通常， 解理斷裂總是脆性斷裂 ，但有時(shí)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(jī)理而言，后者則指斷裂的宏觀性態(tài)。 ，為 切斷型斷裂 。 108 斷裂 的 類型 109 斷裂 的 類型 斷口 剪切試驗(yàn)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(kuò)展 ?裂紋的形成與塑性變形和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)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(cuò)的運(yùn)動(dòng)（斷裂前沒有塑性變形的理想脆性斷裂是不存在的）。 ?但是，實(shí)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。 114 解理斷裂 ?在解理刻面內(nèi)部只從一個(gè)解理面發(fā)生解理破壞實(shí)際上是很少的。 解理臺(tái)階、河流花樣，還有舌狀花樣是解理斷裂的基本微觀特征。 115 解理斷裂 116 解理斷裂 ?解理裂紋與螺型位錯(cuò)相交是形成解理臺(tái)階的一種方式。當(dāng)解理裂紋與螺型位錯(cuò)相遇時(shí)，便形成一個(gè)高度為 b的臺(tái)階（圖 126）。當(dāng)匯合臺(tái)階高度足夠大時(shí)，便成為 河流花樣 （圖 127）。 “河流”的流向與裂紋擴(kuò)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(kuò)展方向，而按“河流”反方向去尋找斷裂源。它是由于解理裂紋沿孿晶界擴(kuò)展留下的舌頭狀凹坑或凸臺(tái)，故在匹配斷口上“舌頭”為黑白對(duì)應(yīng)的。當(dāng)裂紋在晶粒內(nèi)擴(kuò)展時(shí)，難于嚴(yán)格地沿一定晶體學(xué)平面擴(kuò)展。 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）。 ?微孔是通過(guò)第二相（或夾雜物）質(zhì)點(diǎn)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(jìn)行到一定程度時(shí)產(chǎn)生的。 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(zhǎng)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。 ?正像河流花樣是解理斷裂的基本特征一樣。 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(zhǎng)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 。 ?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(zhǎng)、長(zhǎng)大同時(shí)還要被彎曲，形成在兩個(gè)相配斷口上方向相同的 撕裂韌窩 。 因?yàn)槿缜八?，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