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精簡版!金屬的各種斷裂形式

發(fā)布時間:2024-08-28 瀏覽次數(shù):45558次

實踐證明,大多數(shù)金屬材料的斷裂過程都包括裂紋形成和擴展兩個階段。對于不同的斷裂類型,這兩個階段的機理和特征并不相同。根據(jù)不同的特征將斷裂分為以下幾類,讓我們一起來看看。


1、按斷裂前塑性變形程度分類


(1)韌性斷裂

 

韌性斷裂又稱為延性斷裂或塑性斷裂,其特征是斷裂前發(fā)生明顯的宏觀塑性變形,斷裂過程中吸收了較多的能量,一般是在高于材料屈服強度條件下的高能斷裂。


(2)脆性斷裂 


工程構件在很少或不出現(xiàn)宏觀塑性變形情況下發(fā)生的斷裂稱作脆性斷裂。由于脆性斷裂大都沒有事先預兆,具有突發(fā)性,對工程構件與設備以及人身安全常常造成極其嚴重的后果。


完全脆性斷裂和完全韌性斷裂是極少見的。通常,脆性斷裂前也產(chǎn)生微量塑性變形。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5%,反映微量的均勻塑性變形;因為脆性斷裂沒有縮頸形成,直接為脆性斷裂;反之,大于5%者為韌性斷裂。


由此可見,金屬材料的韌性斷裂和脆性斷裂是根據(jù)一定條件下的塑性變形量來規(guī)定的。


2、按斷裂過程中裂紋擴展所經(jīng)的途徑分類:


(1)穿晶斷裂


穿晶斷裂的特點是裂紋擴展時穿過晶粒內(nèi)部。


640.png


穿晶斷裂可以是韌性斷裂,也可以是脆性斷裂。


穿晶斷裂是大多數(shù)金屬材料在常溫下斷裂時的形態(tài),根據(jù)斷裂方式又可分為解理斷裂和剪切斷裂。解理斷裂面是沿一定的晶面(即解理面)嚴格分離的,通常是脆斷,但脆斷卻不一定是解理斷裂。剪切斷裂是切應力作用下發(fā)生的,它又有純剪切斷裂和微孔聚集型斷裂之分。


(2)沿晶斷裂 沿晶斷裂的特點是裂紋沿晶界擴展(如圖)


640 (1).png


大多數(shù)是脆性斷裂。沿晶斷裂是由晶界上的一薄層連續(xù)脆性的第二相、夾雜物破壞了晶界的連續(xù)性而造成的,也可能是雜質(zhì)元素向晶界偏聚引起的。應力腐蝕、氫脆、回火脆性、淬火裂紋和磨削裂紋等大都是沿晶斷裂。


3、按斷裂的應力類型及斷面宏觀取向與應力的相對位置分類:


根據(jù)斷裂面取向,可將金屬斷裂分為正斷和切斷兩種。正斷和切斷如圖所示。


640 (2).png


若斷裂面取向垂直于最 大正應力,即為正斷。若斷裂面取向與最 大切應力方向相一致,而與最 大正應力方向成45°角,即為切斷,拉伸時斷口上的剪切唇就是這種斷裂。正斷大多屬于脆性斷裂,正斷也可以有明顯的塑性變形。切斷是韌性斷裂,但反過來韌性斷裂卻不一定是切斷。


4、按載荷的性質(zhì)及應力產(chǎn)生的原因分類:


(1)疲勞斷裂 


疲勞斷裂是材料在交變載荷下發(fā)生的斷裂。


(2)環(huán)境斷裂 


材料在環(huán)境作用下引起的低應力斷裂稱為環(huán)境斷裂,主要包括應力腐蝕斷裂和氫脆斷裂。


5、按微觀機制分類:


(1)解理斷裂 


解理斷裂是金屬材料在一定條件下,當外加正應力達到一定數(shù)值后,以極快速率沿一定晶面產(chǎn)生的穿晶斷裂。因與大理石斷裂類似,故稱這種斷裂為解理斷裂。


(2)微坑斷裂 


這指在外力作用下因微孔聚合相互連通而造成的斷裂。


(3)疲勞斷裂 


這指在交變應力作用下以疲勞輝紋為標志的斷裂。


(4)蠕變斷裂 


這指材料在一定溫度下恒載,經(jīng)過一定時間后產(chǎn)生累進式形變而導致的斷裂。原則上在整個固態(tài)溫度范圍內(nèi)都可能發(fā)生蠕變,但只有在(0.5~1)TM(TM為熔點,單位為℃)的溫度區(qū)間里才發(fā)生有現(xiàn)實意義的蠕變斷裂。


(5)結合力弱化斷裂 


這指裂紋沿著由于各種原因而引起的結合力弱化所造成的脆弱區(qū)域擴展而形成的斷裂。


常用的斷裂分類方法及其特征見表:


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