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              斷裂失效

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              1、塑性斷裂
              塑性斷裂失效:當構件所承受的實際應力大于材料的屈服強度時,將產生塑性變形,應力進一步增大,就會產生斷裂,稱為塑性斷裂失效。
              塑性斷裂的特征:在裂紋或斷口附近有宏觀塑性變形,或者在塑性變形處有裂紋出現;塑性斷裂的一種典型斷口是抗拉試樣的杯錐狀斷口,杯部呈纖維狀特征,錐部呈淺灰色的光滑區,并與杯部或45o角。塑性斷口微觀形態主要為韌窩。根據韌窩的形狀可分析斷裂時所受應力的性質,如韌窩為等軸,受正應力作用,如杯錐狀斷口的杯部。韌窩為拉長呈方向性,受剪切應力或撕裂應力作用,如杯錐狀斷口的錐部。韌窩的大小與形核數量、材料韌性、溫度、應變速率有關;材料韌性好、夾雜或第二相粒子少、溫度高、應變速率慢則韌窩尺寸大;反之則韌窩尺寸小。
              塑性斷裂的原因:通常情況下塑性斷裂是由于外應力超過材料的屈服強度所致(材料強度過低或超載)。
              2、脆性斷裂
              脆性斷裂是指斷裂前幾乎不產生顯著的塑性變形
              按裂紋擴展的路徑分為穿晶脆性斷裂和沿晶脆性斷裂。
              解理斷裂----解理斷裂是穿晶脆斷的一種常見的主要斷裂方式。解理斷裂是指在一定的條件下,金屬因受拉應力作用而沿某些特定的結晶學平面發生分離。鐵素體鋼的解理面為{100}晶面。
              3、解理斷裂
              形成解理脆斷的條件:
              構件存在三向應力集中部件,如構件存在表面缺口、裂紋等缺陷、幾何形狀的突變。
              有一定大小的應力作用,包括殘余應力,尤其是在沖擊應力作用下易發生解理脆斷。
              低溫條件下,當溫度低于材料的脆性轉變溫度點時易發生解理脆斷。
              準解理斷裂
              準解理斷裂常在經淬火及隨后回火的馬氏體組織中出現。
              按斷裂形態,準解理斷裂介于韌性斷裂和解理斷裂之間,其韌性比解理斷裂好,而比韌性斷裂差。斷口宏觀形貌具有細小的放射狀條紋或呈瓷狀,斷口微觀形態也有河流花樣,但其河流短而不連續,并能觀察到較多的撕裂嶺特征。
              特征:斷裂時所受應力較低,常低于材料的屈服強度及設計許用應力
              構件破壞之前沒有或只有局部的輕微的塑性變形
              斷裂源總是發生在缺陷處(尤其是焊接缺陷)或幾何形狀突變的凹槽、缺口等處,也有裂紋源由疲勞損傷處引起
              斷口宏觀形貌平直,斷面與拉應力方向垂直,斷口上有放射狀條紋,放射狀條紋的收斂點為斷裂源,當構件為管材或板材時,斷口上有人字紋條紋,人字的頭部指向裂源,并有閃光的“小刻面”,斷口微觀形貌為河流花樣
              一旦發生開裂,裂紋便以極高的速度擴展,危害性很大。
              4、沿晶脆性斷裂
              裂紋沿晶粒界面擴展而造成金屬材料的脆斷稱為沿晶脆性斷裂。通常晶界是強化的因素,即晶界的鍵合力高于晶內,只有在晶界被弱化時才會產生沿晶斷裂。
              晶界弱化的基本原因----材料本身或環境介質或高溫的作用
              晶界沉淀相造成的沿晶斷裂----由晶界的夾雜和第二相沉淀所造成的,晶界上的析出相通常是不連續的,呈球狀、棒狀或樹枝狀,晶界沉淀相越多,斷裂應力越低
              雜質元素在晶界偏聚造成沿晶脆斷----如Ge、Sn、N、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te等。低合金鋼的第二類回火脆性(合金鋼在回火后慢冷或在375~560oC等溫產生晶界脆化和沿晶斷裂)。
              環境介質侵蝕而引起的沿晶斷裂----高強度鋼的氫脆、應力腐蝕
              高溫下的沿晶斷裂。
              沿晶脆斷的特征:斷口在宏觀上呈顆粒狀,有時能觀察到放射狀條紋。斷口微觀形貌呈冰糖狀。