文档介绍：关于材料的断裂课件
第1页，讲稿共80张，创作于星期二
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金属的断裂
机件的三种主要失效形式：磨损、腐蚀、断裂。
其中断裂的危害最大。
断裂：又可分为完全断裂和不完全断裂。
完全断裂：在应力（或兼有热或介质）作用、与最大正应力约呈450。
注意：正断不一定就是脆断，也可有明显塑性变形。但切断是韧断，反过来韧断就不一定是切断。
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（四）纯剪切与微孔聚集型断裂、解理断裂
（四）纯剪切与微孔聚集型断裂、解理断裂：
1）剪切断裂：
金属材料在切应力作用下，沿滑移面滑移分离而造成的断裂。
分为纯剪切断裂和微孔聚集型断裂。
纯剪切断裂：(滑断)完全由滑移流变造成断裂，某些纯金属尤其是单晶体金属可产生。
断口呈锋利的楔形（单晶体）或刀尖型（多晶体）。
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2）微孔聚集型断裂
2）微孔聚集型断裂：（纯剪切断裂另一种形式）
通过微孔形核、长大聚合而导致材料分离，是韧性断裂的普遍方式。
宏观断口：常呈现暗灰色、纤维状，
微观断口特征：则是断口上分布大量“韧窝”。
韧性断口SEM微观形貌—韧窝
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微孔聚集型断裂
微孔形核：大多通过第二相(夹杂物)碎裂或与基体界面脱离，并在材料塑性变形到一定程度时产生的。
微孔长大：随着塑性变形进行，大量位错进入微孔，使微孔逐渐长大。
微孔聚合：微孔长大的同时，与相邻微孔间的基体横截面不断减小，这相当于微小拉伸试样的缩颈过程，随着微缩颈的断裂，使微孔连接(聚合)形成微裂纹。
当与其他裂纹连接时就扩展并最后断裂。
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微孔聚集型断裂
（1）微孔形核和长大
微孔聚集断裂过程：微孔成核、长大、聚合、断裂。
微孔成核：大多通过第二相或夹杂物质点破裂，或第二相或夹杂物与基体界面脱离。是在断裂前塑性变形到一定程度时产生的。
第二相质点处微孔成核原因：
位错引起的应力集中；
或在高应变条件下，第二相与基体塑性变形不协调而产生分离。
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（2）微孔成核的位错模型
（2）微孔成核的位错模型：
a）位错运动遇到第二相时，将绕过并在其周围形成位错环。
b）位错环在外加应力作用下，于第二相质点处堆积。
c）位错环移向质点与基体界面，即沿滑移面分离而成微孔。
微孔形核长大模型
d、e）因微孔成核，后面位错所受排斥力大大下降，而被迅速推向微孔，并使位错源重新被激活，不断放出新位错。
新位错连续进入微孔，使微孔长大。
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f、g）若考虑位错可在不同滑移面上运动而堆积，则微孔可因一个或几个滑移面上位错运动而形成，并借其它滑移面上的位错向该微孔运动而使其长大。
微孔形核长大模型
微孔长大同时，相邻微孔间基体横截面积减小，在外力作用下，可借塑性流变产生缩颈（内缩须)而断裂，使微孔连接(聚合)形成微裂纹。
微孔长大聚合示意图
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随后，因裂纹尖端三向拉应力和集中塑变，又形成新的微孔。
新微孔借内缩颈与裂纹连通，使裂纹向前扩展。
如此不断进行下去直至最终断裂。
微孔长大聚合示意图
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（3）微孔产生力学条件
古兰德（)和普拉特文()指出：
微孔形成释放应变能须满足产生断裂新表面所需能量的原理，即第二相质点与基体界面脱离产生微孔力学条件为：
K－第二相质点处的应力集中因素
γ－裂纹表面能
E－第二相质点和基体弹性模量加权平均值
d－第二相质点的直径。
上式表明：
微孔聚集韧性断裂裂纹形成所需拉应力：与第二相质点尺寸d 的平方根呈反比关系。
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若考虑到质点周围材料塑性变形所消耗的功，则应为：
σs－第二相体积和形状一定时，基体屈服强度。
V－第二相质点体积
△V /V－质点周围材料变形体积与质点体积比，
当质点形状一定时，其值近似为常数。
试验证明：某些高强度淬火回火钢和球化的碳钢，在碳化物形状一定时，其抗拉强度与碳化物大小间也有类似关系。
说明：微孔形成是韧性断裂的控制阶段，且赋予抗拉强度以新的物理概念。即抗拉强度相当于微孔开始形成时的应力。
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（4）微孔聚集断裂的微观断口特征
微孔聚集型断裂断口微观特征：韧窝
微孔形核长大和聚合是韧性断裂主要过程。在断口上留下痕迹即为电镜下观察到的大小不等的圆形或椭圆形韧窝。
韧窝－是韧性断裂的微观基本特征。
铜材在拉伸断口特征－细小等轴韧窝
第2