机械零件的韧性断裂和脆性断裂

Date:2019/9/23 8:54:07 / Read: / Source:本站

机械零件的韧性断裂和脆性断裂

机械零件在静载荷和挫折载荷下通常具有两种断裂形式: 韧性断裂和脆性断裂。

1.韧性断裂
韧性断裂的特征为断裂前爆发明显的宏观塑性变形,也即爆发足够大的永久变形量后オ爆发断裂。例如,低碳钢在室温下拉伸后呈现的断裂就是这种状态,其断口为杯形,呈暗灰色纤维状。
研究标明,无论是韧性断裂还是脆性断裂,其断裂过程均包括裂纹的形成及扩展两个阶段。韧性断裂时,裂纹形成后要经历很长的裂纹扩展阶段,裂纹扩展与塑性变形同时进行,变形一且停止,裂纹也停止扩展,只有再增加载荷,使变形继续进行时,裂纹才得以相应地继续扩展。载荷时时增加,塑性变形时时进行,裂纹时时扩展,直至抵达临界裂纹长度,最后经历快速失稳扩展阶段而瞬时断裂。因此,由于韧性断裂前具有明显的塑性变形,这就可预先警示人们予以注意,一般就不会造成严重事故。

2.脆性断裂
脆性断裂的特征为断裂前不爆发塑性变形。例如,脆性的灰铸铁,在室温拉伸时的断裂就是这种状态,断裂后其断口齐平,由无数发亮的小平面组成。
脆性断裂时,当裂纹形成后,就很快抵达临界长度,几乎不经历裂纹扩展阶段就进入裂纹失稳扩展阶段。由于裂纹扩展速度极快,因此,脆性断裂前没有明显的征兆,造成的危害是极大的。历史上,由于脆性断裂呈现的事故是很多的,且都造成极大的危害,例如油轮的沉没、发电机转子的断裂、汽轮机叶轮和主轴的飞裂、锅炉和压力容器的爆炸以及大铁桥的断裂等。
必须指出的是,不管是何种断裂形式,裂纹的形成,往往都与资料的缺陷(微裂纹、杂质、空孔等)有关,而这些则取决于资料的品质及加工工艺(铸造、压力加工、焊接等)质量。
尽管脆性断裂有很大的危害性,但资料的脆断与韧断在一定条件下是可以相互转化的。例如,低碳钢作为韧性资料,在低温下拉伸时会表示为脆性断裂,而脆性的灰铸铁在进行布氏硬度检验时,则会压出一个大的压痕,而表示出良好的塑性。

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