文档介绍：贝壳材料的结构特征和力学性能论金属的断裂成型1班 XX3630 王浪断裂是构件在应力作用下分离成两个或两个以上不相连部分的现象。断裂在金属构件中经常出现,危害也最大。金属材料的断裂过程一般包括三个阶段:裂纹萌生、扩展和最后断裂。断裂形成的断裂面称为断口,通过断口可以分析判断断裂机理,从而找出断裂原因。一、断裂的分类 ,断裂可分为韧性断裂和脆性断裂。韧性断裂在断裂前发生明显的塑性变形。脆性断裂在断裂前几乎不发生明显的塑性变形,它因为在断裂前毫无征兆,往往会引起灾难性的突发事件。完全的韧性或脆性断裂较少出现,更多的是韧性脆性混合型断裂。 ,断裂可分为沿晶断裂、穿晶断裂和混晶断裂。沿晶断裂是指裂纹沿晶界扩展,沿晶断裂多为脆性断裂,也有韧性断裂。穿晶断裂是指裂纹穿过晶粒内部,它可能是韧性断裂,也可能是脆性断裂。混晶断裂是指裂纹的扩展既有穿晶型,也有沿晶型。 ,断裂可分为解理断裂、韧窝断裂、疲劳断裂、蠕变断裂等。 ,断裂可分为正断、切断和混合型断裂。正断断裂由正应力引起,端口表面与最大正应力垂直,正断可能是脆性的,也可能是韧性的。切断实在切应力作用下引起的,断面与最大正应力方向成45°角,切断多为韧性。混合型断裂是正断与切断相混合的断裂,较为多见。二、韧性断裂断裂韧性是材料本身固有的机械性能,它是在一定外界条件下材料阻止裂纹扩展的韧性指标,其大小将决定构件的承载能力和脆断倾向。一般希望其值越大越好。如能提高断裂韧性,就能提高材料的抗裂能力。因此了解断裂韧性与哪些因素有关就显得非常重要。影响材料断裂韧性的高地,大体可分为内部因素和外部因素两种。同其他机械性能指标类似,断裂韧性也是组织结构敏感性指标,其内部的影响因素主要为材料的组织结构、化学成分、晶粒尺寸以及第二相粒子等。影响断裂韧性的外部因素主要有试样的几何尺寸、加载速率以及温度等,比如使用三点弯曲试样或紧凑拉伸试样进行断裂韧性实验时,其试样的几何因素以及加载速率等外部因素会对实验结果产生影响。 1、内部因素组织结构的影响①马氏体淬火马氏体在回火后获得回火马氏体,在不出现回火脆性的情况下,随着回火温度的提高,强度逐渐下降,塑性和韧性逐渐升高。如把马氏体高温回火到强度和珠光体组织一样,它的断裂韧性值要比等强度级别的珠光体高得多。因此通过淬火、回火获得马氏体组织的综合力学性能最好,即材料的屈服强度和断裂韧性值都高。②贝氏体贝氏体一般可分为无碳贝氏体、上贝氏体和下贝氏体。无碳贝氏体也叫做针状铁素体,常因热加工工艺不当而形成魏氏体组织,使断裂韧性下降。调整成分和工艺,使针状铁素体细化就可使其韧性提高。上贝氏体在铁素体片层之间有碳化物析出,裂纹扩展阻力较小,其断裂韧性较低。下贝氏体的碳化物实在铁素体(转载于:写论文网:贝壳材料的结构特征和力学性能)内部析出的,裂纹扩展阻力较大,其断裂韧性值比上贝氏体高,甚至高于孪晶马氏体而可与板条马氏体相比。③奥氏体奥氏体的韧性比马氏体高,所以在马氏体基体上有少量残余奥氏体,就相当于存在韧性相,使材料断裂韧性升高。如某种沉淀硬化不锈钢通过不同的淬火工艺,可获得不同含量的残余奥氏体,当其含量为15%时,断裂韧性可提高2-3倍。主要是因为残余奥氏体分布于马氏体中,可以松弛裂纹尖端的应力峰。当运动裂纹与残余奥氏体相遇时,残余奥氏体将发生塑性变形而消耗一部分能量,阻碍了裂纹的继续传播。化学成分的影响①碳含量的影响碳是钢中主要的强化元素,也是控制断裂韧性最重要的参量,对于大多数低碳钢,断裂韧性与屈服强度的一次方成反比:即随着碳含量的增加,钢的屈服强度提高,但其断裂韧性在下降,由此可见,碳含量的高低决定着断裂韧性与强度这一对矛盾的发展方向。②合金元素的影响在钢中,合金元素主要通过对钢组织结构的影响来影响断裂韧性。板条马氏体的形成有利于断裂韧性的提高。在相同的屈服强度下,错位马氏体的断裂韧性比孪晶马氏体高得多。③杂质元素的影响钢中常见元素有硫、磷、氮等。这些杂质元素对钢的断裂韧性有着不同程度的影响。硫是钢中难以避免的杂质元素,且对钢的断裂韧性有害。硫元素会增加夹杂物颗粒,并减少夹杂物粒子间距,从而导致材料的断裂韧性降低。磷也是钢中难以避免的杂质元素,且对钢的断裂韧性有害。磷会导致回火脆性并影响交叉滑移,因而会降低材料的断裂韧性值。氮与位错的结合力较强,通过形成气团而阻止位错运动,使钢的断裂韧性下降。当氮呈固溶态时,危害性更大,例如当低碳钢零件进行焊接或变形以后,氮和碳引起淬火时效和应变时效,导致韧性大幅度降低。晶粒尺寸的影响集体的晶粒尺寸也是影响断裂韧性的一个重要因素。一般来书,晶粒越细,晶界总面积越大,使裂纹能越过有复杂位错结构的晶界而失稳扩展时所需要的消耗的能量越大,断裂韧