金属的断裂韧性

金属的断裂韧性§1线弹性条件下断裂韧性KIC一、传统设计思路与断裂力学：1．传统设计：一般传统设计要求： W[]=/n,然而该条件只能保证材工0.2料不发生塑性变形及其以后产生的塑性断裂，不能防止脆性断裂尤其是低应力脆断；对构件的脆性断裂及材料的脆性断裂倾向的检测，依传统的设计方法，比较难以解决。为此，还须对材料的塑性指标6、屮、冲击韧性a、冷脆转变温KK度T指标等作一定的要求（根据经验及积累的大量数据资料）。实验证K明，该法行之有效。然而据经验，由于对各种服役条件不能完全地定性确认，对于一些构件（尤其是中、小截面的构件）的设计，常提出过高要求，形成浪费（原材料、机械加工均以吨来计算产量，以及能耗、人力运输等）；而一些高强度材料（b>1000kgl/mm[）及重型、大型截面构件，该法又不完全安全可靠。曾发生①火箭发动机壳体（高强钢），其a值合格，而水压试验时脆断；②120T氧气项吹转炉主轴（40C）发Kr生突然断裂（在使用61次后）的重大事故。一般地，工作应力远低于发生的脆性断裂，叫低应力脆断，常导0.2致重大安全事故。2．低应力脆断原因：构件或材料内部存在有一定尺寸的宏观裂纹，而该裂纹发生失稳扩展的力学条件则成为该构件或材料的强度设计基础即： 断裂力学————断裂强度设计理论：分析和讨论材料对裂纹扩展的抗力与裂纹尺寸、工作应力之间的关系以及裂纹失稳扩展的条件，并在该基础上建立的表征材料抵抗裂纹扩展的能力的力学性能指标，称之为材料的断裂韧性或断裂韧度，这是一个综合的力学性能指标：反应了塑性与强度的综合。3．裂纹扩展的三种基本方式裂纹沿裂纹面扩展方式： 张开型（I型） 滑（移）推开型（II型）撕开型（III型）引起裂纹扩展的应力：拉应力切应力剪切应力其中：1型扩展方式最为危险，最易引起低应力脆断，材料对该型裂纹扩展的抗力最低，故其它型式或混合型式的裂纹扩展也常按I型裂纹处理，会更安全。二、裂纹尖端应力场强度因子K1在一无限宽板内，有长为2a的I型扩展裂纹，板上承受有大小为z的拉应力，则该裂纹尖端（即缺口根部）存在有三向拉应力，据弹性力学分析，在裂纹尖端前任一点（r，0），可建立其应力场的各应力分量如下：对于裂纹前端任意点，均有 对应的r,0，其应力场的应力分量的大小则取决于K及fx(0)、fy(0)、fz(0)、fxy(0)I和r其中fx(0)、fy(0)、fz(0)、fxy(0)和r均是该应力场的应力分量的几何尺寸因子，表示了裂纹前端的应力场的分布情况；而K=zVna为该应力场所有应力分量都共有的因子，表示了裂I纹前端的应力场的强弱，称为裂纹尖端应力场强度因子KIK的量纲为：kgf/mm3/2或kgf.mm-3/2I对应地，对于II、III型扩展裂纹，其对应的应力场强度因子为K、KII III对于一般情况： K=YzVa， 其中：a=1/2裂1纹长度；而Y为常数，与裂纹形状，加载方式、含裂纹的构件的几何因素等有关，无量纲；对于中心有穿透裂纹的无限宽板：Y=Vn三、 平面应力及平面应变：平面应力：在Z方向上可自由变形而不受任何约束，其zz=0，£z丰0，是两向拉应力状态，一般为薄板的应力表现状态；平面应变：在Z方向上受约束而固定不可自由变形，其£z=0而Zz丰0,为三向拉应力状态，为厚板的应力表现状态。其Zz二》（Z+Z），为三向拉应力状态，塑变XY困难，裂纹易于扩展，其断裂时的脆性明显，是一种较危险的应力状态四、临界裂纹尖端应力场强度因子——断裂韧性KICK=YzVa1带有裂纹的构件在受应力作用时，随应力的增加或裂纹的逐渐扩展（裂纹尺寸2a的增加），其裂纹尖端的应力场强度因子K也随之增大，当IK达到一个临界值K时，裂纹将发生失稳快速扩展（指突然断裂），IIC而该临界值K则成为该尺寸为2a的裂纹不发生快速失稳扩展的最大IC允许应力场强度因子值，成为材料抵抗已有裂纹失稳扩展的最大抗力。称之为临界应力场强度因子K，即断裂韧性KICIC断裂韧性K综合了应力z及裂纹尺寸a两方面的因素，是仅与材料的IC内部品质如成分、相结构与组织结构、压力加工状态与热处理状态等相关的常数，与构件的尺寸、构件所受到的应力，构件内部所含的裂纹尺寸无关；表征材料抗裂纹失稳扩展的最大能力，也可认为是裂纹扩展的阻力（裂纹扩展的动力即是外加应力z或裂纹尖端应力场强度因子K）I平面应变条件下该临界值称为K；平面应力条件下临界值则称为ICK；且有：K>KCCIC对于II、III型扩展裂纹，其对应的临界裂纹尖端应力场强度因子为K、IICKIC且有：K>K>KIC IC IC一般地，只讨论K，其状态较为危险。IC当K三K时，裂纹将失稳快速扩展，材料将发生断裂；——裂纹失稳扩1IC展判据该判据成为描述脆性材料断裂的力学条件对于一定的裂纹尺寸2a，使裂纹发生失稳扩展的应力z叫裂纹扩展临界应力，或裂纹断裂强度，记为z:z=K/YVa；TOC\o"1-5"\h\zC C IC而在一定的应力z下，裂纹如达到可发生失稳扩展的长度，称之为临界裂纹，其尺寸叫临界裂纹尺寸，记为a:a=K2/Y2z2C C IC裂纹失稳扩展的判据成为：①K三K； ②z三z； ③a三a1 IC C C三者均是一个判据的三个表现方面，具有同等的效应。a与z是相互对应的，在一定条件下：K=YzVa=YzVC C IC C

由此可见，K越高，则材料断裂的临界应力和临界裂纹尺寸越大，裂纹IC扩展时所需要的外力或其内部所允许含有裂纹尺寸就越大，该材料抵抗断裂的能力就越强。Note：K与K既密切相关，又相互有区别：1 ICK只是力学参量，表征材料裂纹尖端前沿的应力场的强弱，与材1料本身无关，只与裂纹大小、构件的尺寸、所受到的外应力有关）；与材料的力学性能（如材料的抗裂纹扩展能力）无关，而K为材料的力学性能指标之一，描述了材料抵抗裂纹失稳扩展IC的能力，与材料的材质、内部组织结构、轧制状态和热处理状态等密切相关。只要裂纹尖端前的应力场强度因子：K三K,裂纹即失稳。1IC二者的关系与和S二者的关系与和S和、与［ ］的关系相当，相C当于一种量与度的关系。五、裂纹尖端前塑性屈服区：1．裂纹尖端前塑性区：上述裂纹尖端前沿应力场的模型是完全在弹性断裂力学的基础上建立的，不适用于在裂纹尖端附近区域有屈服和塑性变形发生的情况，而裂纹尖端应力场的各应力分量均*1/J2nr，故在裂纹的最尖端，即当r—>0时，其各应力分量均一> *（这也是为什么有宏观裂纹的材料常发生低应力脆断的原因），故裂纹尖端附近区域的材料肯定将发生屈服和塑变，并使该区域的应力松驰。此时线弹性断裂力学不再适用但如屈服区很小（脆性材料），则经过一定的修正，可认为线弹性断裂力学仍近似适用于塑变屈服区以外的应力场分析2．屈服区尺寸根据材料力学的理论，有1=(+)/2+{[XY(+X)/2]2+ }1/2 1, 2, 3为主YXY应力2=(+)/2-{[(+)/2]2+}1/2XYXYXY对平面应力：=03平面应变：=3M(1+2)可以得到：1Kcos0 (1+sin0)IV2nr222K cos0 (1—sin0)IV2nr223=0或：3M( 1+ 2)2mK cos0

米赛斯屈服判据：Vl/2[（z一z） 2+ （z一z） 2+（z一z） 2]Wz（第122331S四强度理论）该判据为等式时，成为该塑性屈服区的边界曲线方程（暂不考虑应力松弛的影响）：V1/2[(z一V1/2[(z一z) 2+ (z一z1222+(z或：r'[(1-2)2cos20 或：r'[(1-2)2cos20 +sin20]]平面应变）) 2]=z1S可推得其边界方程为：[cos20(l+3sin20)]0)]其形状为心形或8字形在裂纹延长线上，0=0，r，0r称为塑性区宽度：0在裂纹延长线上，0=0，r，0r称为塑性区宽度：0有:ror'0(1-2M)2一般说来，r为r的量小值，所消耗的变形功也就越小，易成为扩展途0径，与e=0时z=z达到最大值相一致。XY或屈雷斯屈服判据：n= (或屈雷斯屈服判据：n= (zMAX得到：r K2cos20L2nz2S或：r' K2cos20I2nz2S同样可得：r K20 1 P)2S(1+sin0)222(1-2p+sin乞)222r'0K2 (1-2I1-z3)<n=zs/2可见：①二种方式所得屈服区的边界r及r'的形式不同，但在裂纹扩展面上塑性屈服区的宽度r与r'却是一样的。00②因p大约为1/3左右，故r'约为r的1/9，也就是说平面应变状00态的屈服区（应力松驰区）远小于平面应力状态，应力不易松弛，其应力状态远较平面应力状态为硬。六、应力松驰对裂纹尖端前塑性屈服区的影响：由于屈服区内的应力松弛后将此部分应力扩展迭加至周边区域，造成屈服区外的周边区域也发生屈服，使屈服区扩大，计算中应给与考虑：阴影面积应相等。在裂纹延长线上，0=0， nxy=0 Zy=Zx= K 1 对之积分，应有：f Zyd0rV2nr0r=ZysR0R：应力松弛后的0屈服区的实际尺寸塑性区中的最大主应力Z所对应的方向上的有效屈服应力可直接称之1为有效屈服应力，一般将该方向标定为Y轴，故常将之记为：Zys平面应力状态下：因nxy=0，故Zy、Zx即是主应力，Z=Z=Zy=12Zx，Z=03代入米赛斯屈服判据，可知屈服时（等号），Zy=Zys=Zs；平面应变状态下：也将主应力式代入米赛斯屈服判据，则可得：Zys'=Zs/（l—2卩）由此也可知：平面应力的Zys<平面应变的Zys'但大多数厚板的中心虽然为平面应力状态，但其表面因垂向所受约束较内部为小，近似于平面应力状态，所以其总体实际的Zys'<Zs/（1-2

七、塑性屈服区的修正及等效裂纹由于塑性区的存在，裂纹尖端前沿的应力场发生了变化。大量实验证明，在s较高，K较低时（R较小）或试样尺寸较大，R相对较小时，裂纹IC00前大部分区域仍为弹性变形区；此时，只须对其略加修正，弹性断裂力学分析结果仍然适用。由此引入“有效裂纹尺寸”概念：将塑性区因松驰应力而增加了周边区域的应力的作用等效地视为裂纹长度增加了r而使应力场扩展的作用。y此时如用有效裂纹长度2（a+r）来代替原有裂纹长度2a，在分析和计y算弹性变形区的应力场时，就可不考虑塑性区的存在及影响，原先推出的线弹性应力场理论（公式）仍然适用：在裂纹生长线上，0=0以O*以O*为原点,x*二y*二K/V2nr*I以O为原点，r= r*+r==> r*=r-ryy即：x*二y*二K/V2nr*二K/V2n(r—r)I I y在r=R处两曲线重合，有y*=ys0ys=y*二K/V2nI(R0r)==>ry1/2nK/Iys)2ys=y*二K/V2nI(R0r)==>ry1/2nK/Iys)2平面应力状态：ys=s，r=1/2ny(K/ys)2=RI0/2平面应变状态：ys=s/V2V2，r'=R'y01/4V2nK/ys)2=I1/4V2n(K/ys)2IR'0因K=YQ(a+r)；将r=1/2n(K/ys)?或r'=1/4J2nI y y I y(K/ys)2代入,I可得：KI=YVa/V1—1/2nY2( /s)2=YVa/V1-0.16Y2(/s)2K=YIVa/V1-1/4V2nY2( /s)2=YVa/V1-0.056Y2(/s)2式中：V1 -1/4V2nY2(/s)2为K的修正因子，在<<sI时，该因子—>1，说明塑性屈服区的影响很小，可不考虑；在—>s时，因子影响最大，塑性屈服区的影响也最大，必须对之进行修正。 一般以/s的比值大小来决定是否要修正。§2裂纹扩展能量释放率G及断裂韧性GIIC一、裂纹扩展能量释放率GI1．裂纹扩展的能量分析线弹性断裂力学处理带裂纹体构件的裂纹扩展判据问题，有两种方式：①应力场的应力应变分析；②能量分析。自然界一切过程均遵守能量守恒原理，其原则：一切自发过程均使体系自由能降低。裂纹失稳扩展为自发过程：分析裂纹失稳扩展过程中的能量变化，建立其平衡方程，就可获得裂纹失稳扩展的能量判据。该法能更直观、清楚地揭示断裂韧性的物理意义。格里菲斯公式：c= (2Ey/na)1/2===>cVna=常数Y:表面能就是在能量平衡的基础上建立的，它将材料断裂后新增加的表面能作为裂纹扩展的阻力，与通过裂纹尖端的应力场的应力分析而得出的结论cVna=K =常数完全吻合IC2．裂纹扩展能量释放率GI根据弹性理论结论，单位厚度的无限宽板，在受单向拉应力时，如出现长度为2a的裂纹，则其释放出来的弹性应变能为：平面应力：U二-2na2/E平面应变：U'二-(1-p2) 2na2/EdU/dA则为裂纹扩展单位面积时，系统所释放(提供)的弹性能量。并成为推动裂纹扩展的动力，叫裂纹扩展力或裂纹扩展能量释放率，记为G，其单位为：kgf.mm/mm2I则有：G=-dU/dA=-d/d(2a)(-2na2/E)=2na/EI或：G'=—dU'/dA=—d/d(2a)[-(1-卩2)z2na2/E] =(1-I|j2)z2na/EG随z、a的增加而增加I二、临界裂纹扩展能量释放率——断裂韧性GIC1．临界裂纹扩展能量释放率——断裂韧性GIC另一方面，裂纹扩展将新增加材料的外表面，其新产生的单位面积的表面能U则成为裂纹扩展的阻力，且该阻力=恒定值=常数表则有裂纹的失稳扩展判据：动力三阻力==>G三2U,TOC\o"1-5"\h\zI 表实际金属材料在其裂纹扩展时，还须克服其裂纹尖端的塑性屈服区的塑性变形功Up。则裂纹的失稳扩展判据成为：G三2U+Up 仍I 表旧=常数此时，令其裂纹扩展的阻力为G：G=2U+Up=常数IC IC 表则G成为裂纹不发生失稳扩展的裂纹扩展能量释放率G的临界值，称IC I为材料的临界裂纹扩展能量释放率或断裂韧性GIC其意义与K一样，与G的关系也类似K与KIC I IC I2．裂纹的失稳扩展判据：裂纹发生失稳扩展的条件为：G三GI IC同样也有相应的临界应力zc和临界裂纹尺寸ac:ac=EG/nz2ICc=(EG/na)1/2=[E(2U +Up)/na]1/2 =[E(2y+Up)/nIC表a] 1/2与格里菲斯——欧万公式形式上完全相同其c或ac也对应地有裂纹失稳扩展判据：①三c；②a三ac三、G与K，G与K关系11ICIC平面应力：G= 2Ina/E=K2/EG=K2/EIICIC平面应变：G'=I(1-M2) 2na/E=(1-m2)k2/eIGIC=(1-卩2)K2/EIC裂纹扩展能量释放率G及断裂韧性G断裂判据仍然是建立在线弹性断IIC裂力学的基础上，与断裂韧性K一样，也仅适用于脆性材料的断裂分IC析，不适于作塑性较好的材料的裂纹扩展的判据。只是由于在裂纹扩展阻力分析中加入了塑性变形功Up,相对而言应用时不如断裂韧性K的IC要求严格。四、裂纹扩展阻力曲线及断裂判据：裂纹扩展阻力：U=2U+U=R阻 表P其中仅U与裂纹尺寸有关，U与a无关P 表U=R=R(a)—a关系曲线叫裂纹扩展阻力曲线或R曲线(实际的G阻 IC—a曲线)(Note：此时G不再是常数，而是随a变化的函数)IC而裂纹扩展的动力：G Y2z2a或：G== (1-M2)Y2i i 1 z2aEE即G=G(a)与a保持直线函数关系：G=kaTOC\o"1-5"\h\zi i i且其直线斜率k为z的增函数，z的增加会导致k的大幅上升裂纹扩展阻力曲线：R曲线在z=z时，G(a)=ka与R(a)交于a=a的A点，此时如裂纹尺0 i 0 0 0寸继续增加，其阻力将大于动力G而不扩展；而a<a的裂纹，G>R,i 0 i将自动扩展至a=a后停止；0当z增加至z(z>z)时，G(a)=ka,交R(a)于A(G1,a)，1 1 0 i 1 1i 1该裂纹将自动扩展至a(a>a)后自动停止，此时的裂纹处于亚临110界状态，即一定的应力z就对应着一定的裂纹尺寸a，所有长度低于a的裂纹将会自动扩展至a后自动停止扩展，此时如增加应力，裂纹就会对应地扩展到相应的尺寸并停止。该曲线关系说明了材料内部在应力为下时可存在一定长度的裂纹，进步证明了断裂力学的假设前提的正确性。当增加到c并使Gc与R(a)相切，此时已经扩展到相应和的ac尺I寸的裂纹，如继续增加裂纹尺寸，其裂纹扩展动力G仍将>阻力R(a)，I裂纹就会结束亚临界扩展而继续扩展——发生失稳扩展，此时裂纹成为临界状态，尺寸为ac，外应力值为c并G=GIIC该切点有：G=G；dG/da=dR/daIIC I而裂纹发生失稳扩展的判据成为：dG/da三dR/da(a三ac)I而在a<ac时：dG/da<dR/da,此时只有不断增加应力，裂纹才能一I步步地扩展，该期间裂纹的扩展叫亚临界扩展。其开始点叫开裂点a，其结束点即裂纹失稳扩展临界点ac0§3弹塑性条件下的断裂韧性屈服区尺寸 R-(K/s)2TOC\o"1-5"\h\z0 ICK及G判据均只适用于裂纹前端处于线弹性状态或屈服区相对较小的IC IC状况，即：①脆性材料，高强度钢等(s高)；②大截面构件(屈服区相对小)。而对一些塑性材料制成的中小型构件，K及G判据不再适用。IC IC、J积分及临界J积分一一断裂韧性J

适用于中、低强度钢的大范围屈服或整体屈服的弹塑性破坏1．裂纹尖端的能量的线积分J：I单位厚度（B=1）的板状试样中有贯穿裂纹时，裂纹扩展的动力为G= -dU/dAIB:试样厚度；U:试样内的势能U=Ue-W；Ue:应变能；W:外力所作的功有一单位厚度的裂纹体，含I型扩展裂纹，围绕裂纹尖端逆时针取一回路「则有:G -dU d(Ue-W)I(B=1，所以dA=da)3:回路「内的弹T:回路「3:回路「内的弹T:回路「外对u:受到作用其中：Ue=少dUe=ff3dA=ff3dxdyr性应变能密度W=edW=euXTdSr rr内任一点的的作用力Ue-W=ff3dxdy-euXTdSr力T后的「内点的位移矢量S:「的周界弧长；dS:「上单位长度TOC\o"1-5"\h\zG d(Ue-W) 少〔3dy duXi rTdS〕da dx成为线弹性条件下的G的能量线积分的表达式，该式仅在线弹性条件下I成立，而在大范围屈服条件下，如将3扩充定义为弹塑性应变能密度，该能量线积分式仍然成立，将之定义为J积分：TOC\o"1-5"\h\zJ d(Ue-W) 少〔3dy duXi rTdS〕da dxJ指围绕裂纹尖端的任意积分回路的能量线积分，并且在线弹性条件i下，J=Gii2．J积分J的特点：i小应变条件下，J积分J与积分路径「无关一一J积分的永恒性i所以：①积分回路很小时，其包围区域可仅为裂纹尖端，此时J积分仅描述了裂纹尖端聚集的能量，也即该裂纹尖端的应力应变的集中程度，可表征该裂纹的扩展能力，即J也可看成裂纹扩展的动i力；积分回路很大时，积分回路可扩展至裂纹尖端屈服区之外而进入完全的线弹性变形区，此时可在完全的线弹性状态下求解该J积分，解决弹塑性变形条件下的裂纹扩展问题。3．断裂韧性J及J积分判据：ICJ表示了裂纹尖端所聚集的能量，也同样地存在有一个临界值J，在I ICJ三J时，裂纹开始发生扩展(构件开裂)。IICJ成为临界J积分，可称为断裂韧性J，它同样地是一个只与材料品IC IC质相关的力学性能指标，表征材料的抗裂纹扩展的能力尤其是抵抗裂纹开始扩展的能力。在线弹性条件下：J=G=K2/E；或：J'二G'=(1-p2)K2/EIIIIIIJ三J成为裂纹扩展的J积分判据，但须注意的是，该判据只能处I IC理裂纹开始扩展点的问题，也即是说J表征了材料抵抗裂纹开始扩展IC的能力但由于塑性变形不可逆，不允许卸载，故J积分原则上不能处理裂纹失稳扩展的问题。J指裂纹开始扩展点，而非失稳扩展点。IC二、裂纹尖端张开位移(COD)及断裂韧性6:C1．临界弹性应变量理论：该理论认为，在塑性变形被约束时，当材料中的裂纹尖端附近区域的弹性应变量达到某一临界值£时，裂纹将失稳扩展，材料就会发生C断裂。但该临界弹性应变量£值一般很小，且在有裂纹的状态下其分布C不均匀，不易测量。2.裂纹尖端张开位移(COD)及断裂韧性6:C裂纹尖端前沿屈服区的产生，将使裂纹尖端张开一定的距离，称之为裂纹尖端张开位移(COD),可用该位移来间接表示应变量的大小，并可以以该位移的临界值来评定材料抗裂纹扩展的能力，并称之为断裂韧性6C裂纹由OfOaf2(a+ry)，而2V即为裂纹尖端张开位移COD,记为6=2V线弹性条件下(小范围屈服)：COD=6=2V=4z2a/Ezs达到临界条件时，6c=4zc2a/Ezs=4z2ac/Ezs弹塑性条件下：——带状屈服模型(D-M模型)可得：6=2V=z2a/Ezs6c=zc2a/Ezs=z2ac/Ezs6可作为断裂判据及设计指标C3.6与K、G、J之间的关系：CICICIC平面应力：6c=zc2a/Ezs=K2/Ezs=G/zs=J/zsCCC平面应变：须经修正：6c=(1-|J2)K2/nEzs=G/nzs=J/nICICICzs其中n为关系因子，且在1—1.5~2之间，平面应力时n=1；平面应变时n=2§4影响断裂韧性的因素一、与常规机械性能指标间关系1．与强度、塑性：一般认为，断裂韧性K(G,J,6c)是强度与塑性的综合表现，同时ICICIC提高二者的因素均提高材料的断裂韧性；2．与冲击韧性：韧性指标分：静韧性、缺口韧性、缺口冲击韧性、裂纹韧性，均为材料的断裂韧性指标，一般地，对提高冲击韧性a值(A、A)的措施，均K KUKV可提咼K；IC二者区别：裂纹尖端尖锐，应力集中严重，一般可满足平面应变要求发生脆断，仅表示了裂纹失稳扩展过程所消耗能量；冲击韧性缺口根部半径相对较大，一般不满足平面应变要求，总存在有较大塑变的纤维区，且反映了裂纹形成与扩展全过程中消耗的全部能量。二、与材料成分、内部组织结构的关系晶粒尺寸、杂质含量、第二相的含量及分布、显微组织等：1．合金元素：因其对钢作用的多样化，故影响不一致，一般均通过其对组织结构的影响而影响K：IC能细化晶粒、扩大A区的元素（Mn、W）以及细化马氏体M并使之板条化、改善碳化物的形状及分布的元素其，均提高K；IC而固溶强化作用强烈，且形成第二相的元素，降低K；IC2．晶粒尺寸：细化晶粒能同时提高强度和塑性，所以也能大幅地提高a值和K；K IC特殊情况：某些结构钢在超高温淬火后（其晶粒十分粗大，淬火ToC>980oC，而常规淬火温度为850°C—870°C左右）却出现K增加但aIC却降低的现象；K3．杂质及第二相：杂质：非金属夹杂量的增加，使K大幅降低；IC第二相也有类似作用，其分布对K影响尤甚：点球状、均匀弥散分布IC的K值高；网状、粗大片状、魏氏组织的K低；ICIC4．显微组织：影响较复杂：1） 马氏体M：板条M:亚结构为位错，板条间有残余A薄膜，K相对来说较高；IC孪晶M:亚结构为孪晶，孪晶间有应力集中及微裂纹，其K相对较低；IC低碳M的K好于中高碳M（同强度水平下）；IC2） 贝氏体B:上贝氏体B上的K低于回火马氏体M，下马氏体B的K与板条马氏IC 回 下 IC体M相近，好于孪晶马氏体M，且B+M复合组织的K好于单一马氏体下 ICM组织；3）残余奥氏体A:残余奥氏体A的存在有利于使K增加（在含量不大时）IC韧性好、可钝化裂纹尖端，降低应力集中；易塑变吸收能量；可改变裂纹前进方向松驰能量:受到应力时可诱发其马氏体相变，大大吸收能量，并阻碍裂纹扩展如相变诱发马氏体M钢，是a及K最好的材料（用于制造钢轨、覆K IC带、球磨机钢球等）；三、 热处理对K影响:IC1）形变热处理——细化组织结构、细化M组织，提高强度并提高材料塑性或使塑性不降低，提高K；IC2）亚温淬火——（M+F）双相钢，相强度及组织强度相互配合，并有细化组织的作用，在有较好的强度同时提高了塑性，提高了a和K；K IC3）超高温淬火：常规870°C,/1200°C以上。作用：①使基体的成分、第二相、杂质的分布均匀化和细小化；M形态成为粗大板条M,好于孪晶M；溶入合金元素，提高了残余A的稳定性，或为塑性有益相四、 外部条件对K影响：IC1.温度：K与a类似，也同有冷脆现象；且因其裂纹尖端尖锐，其冷IC K脆转变温度Tk一般较a高；K应变速率：应变速率V的提高，一般使K降低，但有绝热效应：即IC如V将使受冲击部位的局部TC过高（绝热效应），可使K/；IC3．零件尺寸（厚度）板薄时，不再满足平面应变条件，成为平面应力状态，此时测量值记为K；C一般K>KCIC测试时试样要求厚度B:B三2.5（K /zs尸IC§5断裂韧性的测试断裂韧性K——GB4161-84（平面应IC变