材料的冲击韧性及低温韧性ppt课件.ppt

第三章材料的冲击韧性及低温韧性,1,3.1冲击弯曲试验与冲击韧性,加载速率即载荷施加于试样的速率，用单位时间内应力增加的数值表示,冲击载荷与静载荷主要区别在于加载速率不同,高速作用于物体上的载荷称为冲击载荷,冲击强度是度量材料在高速冲击下的韧性大小和抗断裂能力的参数，是标准试样在冲击断裂时单位面积上所消耗的能量,2,1.一次冲击弯曲试验,冲击功Ak=G(H1-H2),衡量材料抵抗冲击能力的指标,一、冲击弯曲试验,3,冲击弯曲试验标准试样,4,试样的安放,断口形貌,5,冲击试验机种类,悬臂梁,简支梁,6,2.冲击试样断裂过程分析,冲击功可分为：弹性变形功Ac，塑性变形、变形强化和裂纹形成过程吸收的功Ap裂纹扩展功Ad,7,强度高，塑性低，无裂纹扩展部分，裂纹难形成，裂纹极易失稳扩展强度较高，裂纹较难形成，具有一定的抵抗裂纹扩展的能力强度低，具有较好的抵御裂纹扩展的能力,8,2.多次冲击试验,(1)冲击次数少于500-1000次，与一次冲击相同；冲击次数105时，典型的疲劳断口特征。,9,二、冲击韧性及其工程意义,1.一次冲击,(1)冲击韧度或冲击值KU(KV):用试样缺口处截面FN(cm2)去除AKU(AKV),aKV(aKU)是一个综合性的力学性能指标，与材料的强度和塑性有关，单位为Jcm2,10,(2)工程意义:反映出原始材料的冶金质量和热加工产品质量；测定材料的韧脆性转变温度；对s大致相同的材料，根据AK值可以评定材料对大能量冲击破坏的缺口敏感性。,11,2.多次冲击,(1)某种冲击能量A下的冲断周次N；(2)要求的冲击工作寿命N时的冲断能量A,A高时，取决于塑性；A低时，取决于强度。,多冲抗力取决于塑性和强度：,12,不同的A要求不同的强度与塑性配合。高强度钢和超高强度钢的塑性和冲击韧性对提高冲击疲劳抗力有较大作用；而中、低强度钢的塑性和冲击韧性对提高冲击疲劳抗力作用不大。,13,三、冲击脆化效应,在冲击载荷作用下，瞬间作用于位错上的应力相当高，结果造成位错运动速率增加。因为位错宽度及其能量与位错运动速率有关，位错运动速率的增加将使派纳力增大。运动速率愈大，则能量愈大，宽度愈小，故派纳力愈大。结果滑移临界切应力增大，金属产生附加强化。,14,由于冲击载荷下的应力水平较高，可使许多位错源同时开动，结果在单晶体中抑制了易滑移阶段的产生和发展。此外，冲击载荷还增加位错密度和滑移系数目，出现孪晶，减小位错运动自由行程的平均长度，增加点缺陷浓度。上述诸点均使金属材料在冲击载荷作用下塑性变形难以充分进行,导致屈服强度和抗拉强度提高。,三、冲击脆化效应,15,3.2低温脆性,一、系列冲击实验与低温脆性,不同温度(低、室、高温)下的冲击试验。冲击韧性K(AK)与温度t的关系曲线(AKt)。,评定材料：低温脆性蓝脆重结晶脆性,16,低温脆性（Ttk，cs,韧性断裂TU型,试样宽度（厚度）增加，tk升高,29,四、抗脆断设计及其试验,韧脆转变温度tk反映了温度对材料韧脆性的影响是从韧性角度选材的重要依据,低温服役构件：,最低使用温度必须高于tk，=t-tk，=2060oC,30,1.落锤试验,锤头半径25mm的钢制圆柱，硬度不小于50HRC,31,按照温度由高至低依次变化：,（1）试样只发生塑性变形不开裂（2）拉伸面靠缺口附件出现裂纹，未扩展至两侧（3）裂纹发展至试样一侧或两侧（4）试样完全脆裂,一般规定裂纹能扩展到试样一侧或横贯板宽的最高温度为无塑性转变温度NDT,32,NDT判据,（1）T工作NDT，工作温度必须在NDT以上，允许的应力水平为3556MPa（2）T工作NDT+17