韧性断裂实用教案

1、一、宏观(hnggun)判据1、断口(dunku)附近有明显的宏观塑性变形2、断口(dunku)表面呈纤维状3、断口(dunku)颜色灰暗第1页/共22页第一页，共22页。 断裂(dun li)过程示意图第2页/共22页第二页，共22页。 杯锥状第3页/共22页第三页，共22页。 韧性(rn xn)断口三区第4页/共22页第四页，共22页。 韧断断裂前宏观(hnggun)形貌第5页/共22页第五页，共22页。 韧断宏观(hnggun)形貌第6页/共22页第六页，共22页。二、微观(wigun)判据微观上，晶体有大量的滑移。1、蛇形滑移和延伸 蛇形滑移是交滑移的结果。 蛇形滑移继续变形(bin

2、xng)而变得平坦化，成为“涟波”，进一步平坦化则变为延伸。 三种花样可以出现在同一视场。第7页/共22页第七页，共22页。 蛇形(sh xn)与涟波第8页/共22页第八页，共22页。2、韧窝 韧性(rn xn)断裂的主要微观特征。 等轴韧窝：正应力 剪切韧窝：切应力 撕裂韧窝：弯曲应力第9页/共22页第九页，共22页。 韧窝形成(xngchng)示意图第10页/共22页第十页，共22页。 不同(b tn)形状的韧窝第11页/共22页第十一页，共22页。无夹杂( jiz)韧窝 有夹杂( jiz)韧窝第12页/共22页第十二页，共22页。3、微观分析的注意事项 1）统计性 2）断裂途径 3）区分

3、(qfn)韧窝与疏松、微孔等缺陷第13页/共22页第十三页，共22页。三、韧性断裂与载荷(zi h)性质的关系1、拉伸 1）断口成杯锥状，或成45切断外形。 2）产生颈缩，其大小反映塑性(sxng)的好坏。 3）杯锥状底部纤维基本上平行于轴线。 4）微观断口上存在大量等轴状或稍许拉长的韧窝。第14页/共22页第十四页，共22页。2、扭转 1）断口为剪切型，垂直(chuzh)或平行于扭转轴。 2）宏观塑性变形为扭转，大小反映塑性的好坏。 3）断口上的纤维基本上沿剪切方向分布。 4）微观断口上出现拉长的韧窝，匹配断口上弯曲方向相反。第15页/共22页第十五页，共22页。3、冲击 1）宏观断口上有4

4、5的剪切唇，唇口周边不完整，受压边无唇边。 2）纤维区是断裂过程中某瞬间的裂纹(li wn)前沿，各排纤维的法线方向代表裂纹(li wn)扩展方向，沿此方向可以找到冲击力作用点。 3）微观上成撕裂型韧窝，匹配断口上韧窝弯曲方向相同，且被拉长。 第16页/共22页第十六页，共22页。4、压缩 1）断口为剪切型。 2）裂纹走向与正应力成45。 3）微观断口上出现半弧形韧窝，匹配断口上弯曲(wnq)方向相反。第17页/共22页第十七页，共22页。四 韧性断裂(dun li)和脆性断裂(dun li)的比较一、估计材料的塑性1、宏观依据 1）断口(dunku)“三要素” 纤维区、放射区、剪切唇第18页

5、/共22页第十八页，共22页。 2）纤维长度 3）缩颈大小2、微观依据 1）韧窝的直径和深度(shnd) 2）河流、解理扇形、舌状花样、沿晶断裂的比例 3）晶界韧窝 4）塑性：准解理解理沿晶第19页/共22页第十九页，共22页。二、韧性断裂和脆性断裂的比较项目韧性断裂脆性断裂裂纹生核过程在外力作用下，第二相质点与基体脱开，通过滑移变形形成微裂纹晶粒边界处或位错塞积处应力积累，形成内裂纹，当裂纹达到某一临界值时，引起沿晶分离或解理临界核尺寸大于韧窝尺寸，小于晶粒直径远小于韧性断裂的临界核尺寸裂纹扩展过程多个微裂纹通过滑移长大、聚集连接，扩展过程需要消耗大量能量沿晶分离（可能伴有微量塑性变形），或

6、沿一定晶面快速劈开，扩展过程只需要很少能量裂纹扩展方向宏观：平行于最大剪切应力或垂直于最大主应力方向微观：穿晶宏观：垂直于正应力微观：沿晶、解理裂纹扩展速度通过滑移变形慢速扩展通过沿晶分离或解理快速扩展断裂控制因素应变控制 f应力控制 f第20页/共22页第二十页，共22页。韧性断裂和脆性断裂的比较项目韧性断裂脆性断裂断口形态宏观：纤维状微观：蛇形滑移、涟波、延伸、韧窝宏观：放射状（人字纹）、颗粒状微观：解理扇形、河流、舌状花样、沿晶韧窝、岩石状断口颜色粗糙、灰暗细瓷状、光亮塑性变形伴有大量塑性宏观变形：拉伸缩颈，扭转扭角，冲击转角，弯曲挠度，压缩镦粗无宏观塑性变形断裂原因过载或强度不足材质：白点、分层、夹杂工艺：过热、过烧、回火脆、焊