《金属的断裂》课件

《金属的断裂》断裂的基本类型脆性断裂ψ<5%韧性断裂

ψ>5%宏观断裂微观断裂正断与剪断的宏观与微观形式穿晶断裂沿晶断裂6.2脆性断裂理论断裂强度

完整晶体在正应力作用下沿某一晶面拉断的强度。两相邻原子面在拉力σ作用下，克服原子间键合力作用，使原子面分开的应力。Griffith裂纹理论

基点: 材料中已存在裂纹

在裂纹尖端引起应力集中，在外加应力小于理论断裂强度时裂纹扩展，实际断裂强度大大降低。能量平衡裂纹 →弹性能↓表面能↑

要求：推导

物理意义

6.3韧性断裂材料经明显的变形后发生的断裂称为韧性断裂。拉伸时以“颈缩”为先导,当应变硬化产生的强度增加不足以补偿截面积的减少时,产生集中变形,出现“细颈”。

韧性断裂特点:

(1)断裂前发生较大塑性变形→高能量吸收过程.(2)裂纹产生→扩展.→聚合生成新裂纹→多裂纹源

(3)裂纹扩展临界应力>裂纹形核应力→缓慢过程6.4影响断裂类型的因素

从韧性断裂到脆性断裂的转变温度称为韧脆转变温度

影响因素拉应力↑Tc↑ 应变速率 έ↑Tc↑组织

d↓Tc↓晶粒细化

Chapter7

金属在塑性加工中组织与性能

变化的基本规律

7.1金属在冷塑性加工中组织与性能

变化的规律

1.显微组织

（1）纤维组织（2）亚结构

（3）变形织构

2.力学性能的变化

（1）加工硬化

金属在变形过程中随着变形程度的增加,强度和硬度明显增加,塑性迅速下降的现象称为～。

用位错理论解释2.各向异性

加工方式不同→不同织构→不同方向上性能的差异深冲“制耳效应”储存能

(2)工艺条件加工硬化→Es↑

变形温度↓变形速度↑变形程度↑不均匀变形↑→储存能↑

影响因素

:

(1)材料的内在因素溶质原子↑/d↓Es↑

－畸变 第二相/基体性质差异大Es↑

7.2冷塑性加工金属加热时

组织性能变化冷变形金属加热时的软化过程:

回复再结晶 晶粒长大

t0t1t2t3回复再结晶晶粒长大i)回复ii)再结晶iii)晶粒长大Newequiaxedandstrain-freegrains组织性能变化ABC间位相差很小A和B合并ABC合并,形成大位相差界面亚晶聚合

伴随着亚晶长大再结晶形核机制高位错密度晶界迁移，亚晶长大，成为再结晶的晶核.变形程度较小时，大角度晶界上有一小段弓出，晶界扫过的区域储存能释放，可以作为再结晶晶核而长大。－晶界弓出再结晶形核的驱动力

再结晶晶粒与变形基体之间的应变能之差表面能↑ 应变能↓

晶粒长大的驱动力界面能的降低

异常晶粒长大

—二次再结晶

原因：第二相、杂质溶入基体金属中,晶界迁移长大；或者再结晶织构中，个别晶粒位向差大,易于迁移→异常长大。

7.3热变形中的软化过程⑴动态回复

Ⅰ微变形阶段

Ⅱ加工硬化逐渐降低

Ⅲ稳定变形阶段

发生动态再结晶的应力－应变曲线

应变速率↓温度↑稳定变形应力↓低应变速率时重复发生动态再结晶在回复和再结晶过程中，发生了哪些组织变化？对性能有哪些主要影响？如果对一楔形板材进行轧制，经退火后其组织是否均匀？温度和应变速率如何影响材料的热变形行为？

8.金属组织性能控制

8.1 金属的强化机制

1.细晶强化霍尔－配奇（Hall-Petch）公式

0－晶内变形阻力，相当于单晶体的屈服强度；

Ky－晶界性质影响的阻力系数；

d－晶粒直径。用晶格缺陷理论解释材料的强化机制-缺陷之间的交互作用位错-晶界1.晶界强化

位错密度与应力的关系

:流变应力

：位错密度=>形变强化与位错有直接关系k=b2.形变强化 位错-位错3固溶强化位错钉轧机制－可运动的溶质原子钉轧位错而造成强化(开始屈服时)；摩擦机制－不动的溶质原子引起应力场－增加位错运动的阻力。流变应力随溶质浓度的变化Stress

0

½-cm－合金的流变应力；－纯金属的流变应力；c－溶质的原子浓度。K,m－常数。位错-固溶原子

4.分散强化

位错切过第二相质点.位错-第二相粒子位错绕过第二相质点8.2强韧性能控制控制控冷工艺示意图

钢铁