焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂

1、1焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂 2本章重點(diǎn)本章重點(diǎn): 2.1 結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故及其結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故及其特征特征2.2 金屬材料脆性斷裂的金屬材料脆性斷裂的能量理論能量理論 2.3 金屬材料脆性斷裂及其影響因素金屬材料脆性斷裂及其影響因素 2.3.1 金屬材料斷裂的金屬材料斷裂的基本概念基本概念 2.3.2 典型的典型的斷裂機(jī)制斷裂機(jī)制 2.3.3 影響金屬材料脆性斷裂的影響金屬材料脆性斷裂的主要因素主要因素 2.4 焊接焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和和工藝因素工藝因素對(duì)脆性斷裂的影響對(duì)脆性斷裂的影響 2.4.1 焊接焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對(duì)脆性斷裂的影響對(duì)脆性斷裂的影響 2.4.2

2、焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)制造工藝制造工藝的特點(diǎn)對(duì)脆性斷裂的影響的特點(diǎn)對(duì)脆性斷裂的影響2.5 焊接結(jié)構(gòu)防脆性斷裂焊接結(jié)構(gòu)防脆性斷裂設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則及相關(guān)的評(píng)定方法及相關(guān)的評(píng)定方法2.6 防止焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性斷裂的防止焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性斷裂的途徑途徑 32.1 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的脆性斷裂事故脆性斷裂事故及其及其特征特征 自從自從焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用以來(lái)，許多國(guó)家都發(fā)生過(guò)一些焊接結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用以來(lái)，許多國(guó)家都發(fā)生過(guò)一些焊接結(jié)構(gòu)的的脆性斷裂事故脆性斷裂事故。雖然發(fā)生脆性斷裂事故的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量較少。雖然發(fā)生脆性斷裂事故的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量較少,但其后果是但其后果是嚴(yán)重嚴(yán)重的，甚至是的，甚至是災(zāi)難性災(zāi)難性的。所以脆性斷裂引起

3、世界的。所以脆性斷裂引起世界范圍有關(guān)人員的高度重視。目前脆性斷裂事故已趨于減少，但范圍有關(guān)人員的高度重視。目前脆性斷裂事故已趨于減少，但并未杜絕。并未杜絕。 例如：例如： 1972年年1月月美國(guó)美國(guó)建造的大型輪船，船長(zhǎng)建造的大型輪船，船長(zhǎng)189m，建成，建成9個(gè)月后在紐個(gè)月后在紐約的杰佛遜港斷成兩截并沉沒(méi)；約的杰佛遜港斷成兩截并沉沒(méi)； 1979年年12月月18日日我國(guó)我國(guó)吉林液化石油氣廠吉林液化石油氣廠的球罐連鎖性爆炸的球罐連鎖性爆炸(死傷死傷86人，損失約人，損失約627萬(wàn)元萬(wàn)元)； 1992年年1月月26日日我國(guó)我國(guó)黑龍江省黑龍江省某糖廠的某糖廠的4000m3糖蜜罐的罐體突糖蜜罐的罐體突然

4、破裂。然破裂。 下面再介紹幾起下面再介紹幾起典型典型焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂事故事故，以便了解脆，以便了解脆性斷裂的性斷裂的概貌概貌，并可得到，并可得到相關(guān)經(jīng)驗(yàn)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。 4典型脆性斷裂事故典型脆性斷裂事故 橋梁橋梁：最典型的是最典型的是1938年年3月月比利時(shí)比利時(shí)阿爾拜特運(yùn)河上阿爾拜特運(yùn)河上Hesselt橋的斷塌事故。這座橋是用橋的斷塌事故。這座橋是用st-42轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼焊制成焊制成，跨度為，跨度為74.52m,僅使用僅使用14個(gè)月，就在橋上個(gè)月，就在橋上僅有一輛電車(chē)僅有一輛電車(chē)和和一些行人一些行人的的載荷作用下發(fā)生斷塌。事故發(fā)生時(shí)載荷作用下發(fā)生斷塌。事故發(fā)生時(shí)氣溫為氣溫為-20

5、，6min橋身就橋身就突然斷為三截。突然斷為三截。 時(shí)過(guò)不久，時(shí)過(guò)不久，1940年年1月該運(yùn)河上月該運(yùn)河上另外兩座橋梁另外兩座橋梁又發(fā)生局部又發(fā)生局部脆性斷裂。總計(jì)從脆性斷裂?？傆?jì)從19381940年在所建造的年在所建造的50座座橋梁中共有橋梁中共有10余座余座出現(xiàn)脆性斷裂事故。出現(xiàn)脆性斷裂事故。加拿大、法國(guó)加拿大、法國(guó)也發(fā)生過(guò)類似的事故也發(fā)生過(guò)類似的事故。 輪船輪船：在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)制造的4694艘船中，在970艘船上發(fā)現(xiàn)有1442處裂紋，這些裂紋多出現(xiàn)在萬(wàn)噸級(jí)的“自由型”貨輪上，其中24艘甲板橫斷，1艘船舶的船底發(fā)生完全斷裂。另有8艘從中腰斷為兩截，其中4艘沉沒(méi)。 另外，Sche

6、nectady號(hào)T-2型油輪1942年10月建成，在1943年1月16日在裝備碼頭停泊時(shí)發(fā)生突然斷裂事故。當(dāng)時(shí)海面平靜，天氣溫和，其甲板的計(jì)算應(yīng)力只有70MPa。 5 儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐：在在1944年前后，發(fā)生幾起年前后，發(fā)生幾起球形球形和和圓筒形容器圓筒形容器的脆性的脆性斷裂事故。如斷裂事故。如1944年年10月美國(guó)的月美國(guó)的液化天然氣液化天然氣儲(chǔ)藏基地的球罐儲(chǔ)藏基地的球罐和圓筒形儲(chǔ)罐，這些罐的內(nèi)層用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為和圓筒形儲(chǔ)罐，這些罐的內(nèi)層用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5的的Ni鋼鋼制成制成。事故是由圓筒儲(chǔ)罐引起的。首先在。事故是由圓筒儲(chǔ)罐引起的。首先在圓筒形罐圓筒形罐13l2高高處處開(kāi)裂開(kāi)裂并噴出氣體和液體，接著起

7、火，然后儲(chǔ)罐爆炸，并噴出氣體和液體，接著起火，然后儲(chǔ)罐爆炸，20min后后1臺(tái)臺(tái)球罐球罐因底腳過(guò)熱而倒塌爆炸因底腳過(guò)熱而倒塌爆炸，造成，造成128人死亡，人死亡，損失損失680萬(wàn)美元。萬(wàn)美元。 上述我國(guó)在上述我國(guó)在吉林液化石油氣廠吉林液化石油氣廠的的球罐球罐爆炸事故，是一臺(tái)爆炸事故，是一臺(tái)400m3球罐在上溫帶與赤道帶的球罐在上溫帶與赤道帶的環(huán)縫熔合區(qū)破裂環(huán)縫熔合區(qū)破裂并迅速擴(kuò)展并迅速擴(kuò)展為為13.5m的大裂口的大裂口，液化石油氣沖出形成巨大的，液化石油氣沖出形成巨大的氣團(tuán)氣團(tuán)，遇到，遇到明火明火引燃，其引燃，其附近的球罐被加熱附近的球罐被加熱，4h后發(fā)生爆炸，導(dǎo)致后發(fā)生爆炸，導(dǎo)致連鎖連鎖性爆

8、炸性爆炸，整個(gè)罐區(qū)成為一片，整個(gè)罐區(qū)成為一片火?；鸷?。 一些著名的典型脆性斷裂事故的事例及成因見(jiàn)表2-1。6損壞日期結(jié)構(gòu)類別、地點(diǎn)破壞簡(jiǎn)況和主要原因1919年1月制糖容器(鉚接) 美國(guó)馬薩諸塞州波士頓高14m 直徑30m 入孔處開(kāi)始，安全系數(shù)不足安全系數(shù)不足，強(qiáng)度不足強(qiáng)度不足，可看到典型指向裂紋源的人字紋。1944年10月圓筒形壓力容器(直徑24m，高 13m) 美國(guó)俄亥俄州雙層容器，內(nèi)層用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5的的Ni鋼制成。鋼制成。選材不當(dāng)選材不當(dāng)，低溫脆性斷裂。，低溫脆性斷裂。1962年原子能電站壓力容器法國(guó)chlon由厚100mm的錳鉬鋼焊制，環(huán)焊縫環(huán)焊縫熱影響區(qū)熱影響區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重裂

9、紋沿母材擴(kuò)展。1965年儲(chǔ)氨罐英國(guó) 用厚度為150mm的Mn-Cr-Mo-V鋼板和鍛鋼制造，從一側(cè)的10mm三角形裂紋處引起破壞，應(yīng)力退火溫度控制不好應(yīng)力退火溫度控制不好，造成脆化及鍛鋼件偏析帶。1968年4月球形容器(容積2226m3) 日本德山厚29mm、800MPa級(jí)的高強(qiáng)度鋼，修補(bǔ)時(shí)，焊接熱輸入過(guò)大，造成熔合區(qū)脆化熱輸入過(guò)大，造成熔合區(qū)脆化。1974年12月圓筒形大型石油儲(chǔ)罐日本 用厚12mm的600MPa級(jí)強(qiáng)度鋼焊制。在環(huán)形板與罐壁拐角處的底角部有底角部有13m長(zhǎng)的長(zhǎng)的裂紋裂紋，使大量油溢出。 1975年5月容積為1000m3的球罐我國(guó)岳陽(yáng)石油化工廠用厚34mm的15MnVR鋼焊制。

10、制造時(shí)存有較大角變形、錯(cuò)邊、咬邊存有較大角變形、錯(cuò)邊、咬邊。一半焊縫采用酸性焊條焊接酸性焊條焊接，造成焊縫和熱影響區(qū)塑性很差塑性很差，在超載情況下爆炸。1962年1月直徑2 2m、高21m的水洗塔我國(guó)吉林化學(xué)工業(yè)公司用厚44mm的前蘇聯(lián)CT3鋼制成，介質(zhì)為H2-CO2混合氣體，在正常操作條件下爆炸，裂成43個(gè)碎片，死傷多人，直接塊經(jīng)濟(jì)損失272萬(wàn)元。焊縫、熱影響區(qū)的沖擊韌度很低焊縫、熱影響區(qū)的沖擊韌度很低，造成低應(yīng)力脆性斷裂。 1979年12月400m3石油液化氣儲(chǔ)罐(球罐) 我國(guó)吉林煤氣公司用厚28mm的15MnVR鋼焊制，北溫帶與赤道帶的環(huán)縫熔合線開(kāi)裂環(huán)縫熔合線開(kāi)裂，迅速擴(kuò)展至13.5m，

11、液化石油氣沖出至明火處引起爆炸。1992年1月4000m3糖蜜罐我國(guó) 罐底與罐壁的連接焊縫有較長(zhǎng)的未焊透較長(zhǎng)的未焊透。罐體位置正處在風(fēng)口，北面向風(fēng)，破裂時(shí)有偏北風(fēng)，氣溫為 -17，南側(cè)和西南側(cè)罐體根部又被焦炭覆蓋，造成溫溫差，導(dǎo)致附加應(yīng)力差，導(dǎo)致附加應(yīng)力。在不利因素綜合作用下，使罐體突發(fā)脆性斷裂。表表2-1 焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞的焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞的典型事例及成因典型事例及成因7脆性斷裂脆性斷裂特征特征 根據(jù)對(duì)根據(jù)對(duì)脆性斷裂事故脆性斷裂事故調(diào)查研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有如下調(diào)查研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有如下特征：特征： 1) 斷裂一般都在斷裂一般都在沒(méi)有顯著塑性變形沒(méi)有顯著塑性變形的情況下發(fā)生，具有的情況下發(fā)生，具

12、有突然破壞突然破壞的性質(zhì)。的性質(zhì)。 2) 破壞一經(jīng)發(fā)生，破壞一經(jīng)發(fā)生，瞬時(shí)瞬時(shí)就能擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)大部或全體。因此，脆性斷裂就能擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)大部或全體。因此，脆性斷裂不易不易發(fā)現(xiàn)和預(yù)防發(fā)現(xiàn)和預(yù)防。 3) 結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在破壞時(shí)的應(yīng)力破壞時(shí)的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力。的許用應(yīng)力。 4) 通常在通常在較低溫度較低溫度下發(fā)生。下發(fā)生。 焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定它的脆性斷裂可能性比焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定它的脆性斷裂可能性比鉚接鉚接結(jié)構(gòu)大。焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)大。焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)應(yīng)用范圍很廣用范圍很廣，雖然發(fā)生的脆性斷裂事故不太多，但，雖然發(fā)生的脆性斷裂事故不太多，但損失很大損失很大，有時(shí)甚至是，有時(shí)甚至是災(zāi)災(zāi)難

13、性難性的。的。 研究脆性斷裂研究脆性斷裂問(wèn)題對(duì)于問(wèn)題對(duì)于保證保證焊接結(jié)構(gòu)的焊接結(jié)構(gòu)的可靠工作、可靠工作、推廣推廣其其應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍有有重重大意義大意義。特別是隨著焊接結(jié)構(gòu)向。特別是隨著焊接結(jié)構(gòu)向大型化、高強(qiáng)化、深冷方向大型化、高強(qiáng)化、深冷方向的發(fā)展，對(duì)于進(jìn)的發(fā)展，對(duì)于進(jìn)一步研究焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂問(wèn)題就顯得更為迫切、更為重要。一步研究焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂問(wèn)題就顯得更為迫切、更為重要。 脆性斷裂的脆性斷裂的根本原因根本原因：材料選用不當(dāng)材料選用不當(dāng)、設(shè)計(jì)不合理設(shè)計(jì)不合理、制造時(shí)有缺陷制造時(shí)有缺陷等，因等，因此，了解此，了解金屬材料的性質(zhì)金屬材料的性質(zhì)和和焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常必要的。是

14、非常必要的。8研究和試驗(yàn)表明，固體材料的研究和試驗(yàn)表明，固體材料的實(shí)際斷裂強(qiáng)度實(shí)際斷裂強(qiáng)度只有它的只有它的理論斷裂理論斷裂強(qiáng)度強(qiáng)度110l1000。為什么會(huì)有這樣巨大的差異。為什么會(huì)有這樣巨大的差異? 葛里菲斯葛里菲斯(Griffith)認(rèn)為，在任何固體材料里認(rèn)為，在任何固體材料里本來(lái)就存在著本來(lái)就存在著一定數(shù)量大小的一定數(shù)量大小的裂紋和缺陷裂紋和缺陷，從而導(dǎo)致固體材料在低應(yīng)力下發(fā)，從而導(dǎo)致固體材料在低應(yīng)力下發(fā)生脆性斷裂。如果能使生脆性斷裂。如果能使裂紋減少裂紋減少或者使其或者使其尺寸降低尺寸降低，則物體的，則物體的強(qiáng)度便會(huì)增加。他從強(qiáng)度便會(huì)增加。他從理論上理論上并用并用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。

15、證實(shí)了這一點(diǎn)。2.2 金屬材料脆性斷裂的能量理論金屬材料脆性斷裂的能量理論9 葛里菲斯裂紋體模型 葛里菲斯取一塊葛里菲斯取一塊厚度厚度為為1單位單位的的“無(wú)限無(wú)限”大平板為研究模型，大平板為研究模型，首先首先使平板受到單向均使平板受到單向均勻拉應(yīng)力勻拉應(yīng)力，(圖圖2-1)，然后然后將其兩端將其兩端固定固定，以杜絕外部能源。設(shè)想在這塊平板上出現(xiàn)，以杜絕外部能源。設(shè)想在這塊平板上出現(xiàn)一個(gè)一個(gè)垂直于拉應(yīng)力垂直于拉應(yīng)力方向方向長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為2穿透板厚的穿透板厚的裂紋裂紋。切開(kāi)切開(kāi)裂紋后，平板內(nèi)儲(chǔ)存的裂紋后，平板內(nèi)儲(chǔ)存的彈性彈性應(yīng)變能應(yīng)變能將有一部分被將有一部分被釋放釋放出來(lái)，其釋放量設(shè)為出來(lái)，其釋放量設(shè)

16、為U。又由于裂紋出現(xiàn)后有新的表面形成。又由于裂紋出現(xiàn)后有新的表面形成，要，要吸收吸收能量，設(shè)其值為能量，設(shè)其值為W，此兩種能量可以分別計(jì)算出來(lái)。，此兩種能量可以分別計(jì)算出來(lái)。 (2-1) 另一方面，設(shè)裂紋的單位表面積吸收的表面能為另一方面，設(shè)裂紋的單位表面積吸收的表面能為， 則則形成形成 裂紋所需總表面能裂紋所需總表面能為：為： W= 4 (2-2) 因此，因此，裂紋體裂紋體的能量改變總量為：的能量改變總量為： (2-3) EaU2222422EE10 這個(gè)這個(gè)能量改變總量能量改變總量隨裂紋長(zhǎng)度隨裂紋長(zhǎng)度的變化曲線見(jiàn)的變化曲線見(jiàn)圖圖2-2，其變化率為：，其變化率為： (2-4) 變化率隨著裂紋

17、長(zhǎng)度而變化，見(jiàn)圖變化率隨著裂紋長(zhǎng)度而變化，見(jiàn)圖2-2b。裂紋擴(kuò)展的臨界條件是：裂紋擴(kuò)展的臨界條件是：2222(4)4EEE 0E0422E 此時(shí)此時(shí)系統(tǒng)能量系統(tǒng)能量隨隨的變化出現(xiàn)的變化出現(xiàn)極大值極大值。此前此前，裂紋擴(kuò)展，其，裂紋擴(kuò)展，其系統(tǒng)能量增加系統(tǒng)能量增加。即裂紋。即裂紋每擴(kuò)展每擴(kuò)展一微量一微量所能所能釋放的能量釋放的能量裂紋每擴(kuò)展裂紋每擴(kuò)展一微量所一微量所需要的能量需要的能量，因此裂紋，因此裂紋不能擴(kuò)展不能擴(kuò)展；此后此后，裂紋擴(kuò)展其，裂紋擴(kuò)展其系統(tǒng)能量減少系統(tǒng)能量減少，即釋放的，即釋放的能量能量裂紋擴(kuò)展所需要的能量，因此裂紋將裂紋擴(kuò)展所需要的能量，因此裂紋將繼續(xù)繼續(xù)自動(dòng)擴(kuò)展自動(dòng)擴(kuò)展，導(dǎo)

18、致發(fā)生脆性破壞。，導(dǎo)致發(fā)生脆性破壞。 即：即：11 因此，可把因此，可把 看成是使裂紋擴(kuò)展的看成是使裂紋擴(kuò)展的推動(dòng)力推動(dòng)力，而，而2是裂紋擴(kuò)展的是裂紋擴(kuò)展的阻力阻力。 當(dāng)推動(dòng)力當(dāng)推動(dòng)力阻力時(shí)阻力時(shí) ，裂紋，裂紋自動(dòng)擴(kuò)展自動(dòng)擴(kuò)展； 當(dāng)推動(dòng)力當(dāng)推動(dòng)力阻力時(shí)阻力時(shí) ，裂紋，裂紋不能自動(dòng)擴(kuò)展不能自動(dòng)擴(kuò)展。 葛里菲斯是根據(jù)葛里菲斯是根據(jù)玻璃、陶瓷等脆性材料玻璃、陶瓷等脆性材料推導(dǎo)的能量公式。在推導(dǎo)的能量公式。在金屬材料金屬材料中中，當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí)，當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí)，裂紋前端局部地區(qū)裂紋前端局部地區(qū)要發(fā)生一定的要發(fā)生一定的塑性變形。塑性變形。X射線射線分析證實(shí)分析證實(shí)金屬斷裂表面有金屬斷裂表面有塑性變形的薄層塑

19、性變形的薄層。 奧羅萬(wàn)奧羅萬(wàn)(Orowan)提出，裂紋擴(kuò)展所提出，裂紋擴(kuò)展所釋放的變形能釋放的變形能不僅用于不僅用于表面能表面能，對(duì)于，對(duì)于金屬材料，金屬材料，更重要更重要的是用于的是用于裂紋擴(kuò)展前的塑性變形能裂紋擴(kuò)展前的塑性變形能 p 。則在葛里菲斯能量。則在葛里菲斯能量方程里應(yīng)以方程里應(yīng)以(p+)來(lái)代替來(lái)代替 。裂紋擴(kuò)展的臨界條件應(yīng)為：。裂紋擴(kuò)展的臨界條件應(yīng)為： (2-5) 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，塑性變形能根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，塑性變形能p比比大得多，因此大得多，因此可忽略不計(jì)，裂紋擴(kuò)展的可忽略不計(jì)，裂紋擴(kuò)展的臨界條件：臨界條件： (2-6) 即即塑性變形塑性變形是是阻止裂紋擴(kuò)展阻止裂紋擴(kuò)展的主要因素。由

20、能量原理看出，結(jié)構(gòu)的的主要因素。由能量原理看出，結(jié)構(gòu)的斷裂斷裂條件條件不僅決定于不僅決定于工作應(yīng)力工作應(yīng)力的大小，還取決于的大小，還取決于原始裂紋長(zhǎng)度原始裂紋長(zhǎng)度。這個(gè)結(jié)論和。這個(gè)結(jié)論和歐歐文文(1rwin)分析分析裂紋前端裂紋前端應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，考慮，考慮裂紋尖端應(yīng)力集中裂紋尖端應(yīng)力集中，建立新的裂紋，建立新的裂紋擴(kuò)展臨界條件是完全一致的。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了擴(kuò)展臨界條件是完全一致的。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了斷裂力學(xué)斷裂力學(xué)。22E22E0)(22pE022pE2E122.3 金屬材料脆性斷裂及其影響因素金屬材料脆性斷裂及其影響因素2.3.1 金屬材料斷裂的金屬材料斷裂的基本概念基本概念 斷裂斷裂

21、：是指金屬材料受力后局部變形量金屬材料受力后局部變形量超過(guò)一定限度超過(guò)一定限度時(shí)，原子間的時(shí)，原子間的結(jié)結(jié)合力合力受到受到破壞破壞，從而萌生微裂紋，繼而發(fā)生擴(kuò)展使金屬斷開(kāi)，從而萌生微裂紋，繼而發(fā)生擴(kuò)展使金屬斷開(kāi)。 斷口斷口：斷裂表面的外觀形貌斷裂表面的外觀形貌，它記錄著有關(guān)斷裂過(guò)程的許多信息。多晶體金屬材料的斷裂途徑，可以是穿晶、沿晶斷裂、混晶斷裂。 不同斷裂機(jī)制斷裂機(jī)制可應(yīng)用斷裂方式斷裂方式、斷裂性態(tài)、斷裂形貌斷裂性態(tài)、斷裂形貌等術(shù)語(yǔ)來(lái)描述。 (1) “方式方式”是指在多晶體材料中斷裂路徑的走向在多晶體材料中斷裂路徑的走向，它可以是穿晶或沿穿晶或沿晶界晶界的。穿晶方式可以是循解理面、滑移面或

22、晶體學(xué)面的分離等。從宏觀上看，穿晶斷裂穿晶斷裂可以是延性斷裂，也可以是脆性斷裂(低溫下的穿晶斷裂)；沿晶斷裂沿晶斷裂則多數(shù)是脆性斷裂。它是晶界上一薄層連續(xù)或不連續(xù)的脆性第二相、夾雜物破壞晶界的連續(xù)性造成的。如應(yīng)力腐蝕、氫脆、淬火裂紋等均是沿晶斷裂。 (2) “性態(tài)性態(tài)”是表達(dá)斷裂前材料的變形能力斷裂前材料的變形能力。延性延性是指在斷裂前材料產(chǎn)生一定的塑性變形；脆性脆性則指斷裂前不發(fā)生或很少發(fā)生塑性變形。 脆性和延性的概念是相對(duì)的，它依賴于所采用的標(biāo)準(zhǔn)和所采用的判斷方法，還依賴于材料。 13 (3) “形貌形貌” 是指用指用肉眼或在顯微鏡下肉眼或在顯微鏡下在斷口上所見(jiàn)到的在斷口上所見(jiàn)到的現(xiàn)象。描

23、述形貌的典型用詞如現(xiàn)象。描述形貌的典型用詞如“纖維狀纖維狀”、“人字紋人字紋”、“海灘波紋狀海灘波紋狀”等。等。 對(duì)應(yīng)不同的對(duì)應(yīng)不同的斷裂機(jī)制斷裂機(jī)制：解理斷裂解理斷裂或或剪切斷裂剪切斷裂等，它們的等，它們的斷裂方式、性態(tài)和斷裂形貌是不一樣的。通常斷裂方式、性態(tài)和斷裂形貌是不一樣的。通常解理斷裂解理斷裂總是總是呈現(xiàn)呈現(xiàn)脆性脆性的，但有時(shí)在解理斷裂前也顯示一定的的，但有時(shí)在解理斷裂前也顯示一定的塑性變形。塑性變形。所以，所以，解理斷裂解理斷裂和和脆性斷裂脆性斷裂不是同義詞不是同義詞。前者是指。前者是指斷裂機(jī)制斷裂機(jī)制，后者則指斷裂的，后者則指斷裂的宏觀形態(tài)宏觀形態(tài)。142.3.2典型的典型的斷裂

24、機(jī)制斷裂機(jī)制 (一一) 解理斷裂解理斷裂 在在正應(yīng)力正應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的作用下所產(chǎn)生的穿晶斷裂穿晶斷裂，通常沿特定晶面即，通常沿特定晶面即解理面解理面分離。解理分離。解理斷裂多見(jiàn)于斷裂多見(jiàn)于體心立方體心立方、密排六方密排六方金屬和合金中金屬和合金中(在鋼中，在鋼中，100面為解理面面為解理面)，面心立方面心立方晶體晶體很少很少發(fā)生。發(fā)生。 解理斷裂機(jī)制解理斷裂機(jī)制：當(dāng)材料的當(dāng)材料的塑性變形塑性變形過(guò)程嚴(yán)重受阻過(guò)程嚴(yán)重受阻(例如例如低溫低溫、高應(yīng)變速率高應(yīng)變速率及及高應(yīng)力集中高應(yīng)力集中情況下情況下)，材料，材料不易發(fā)生變形不易發(fā)生變形被迫從特定的被迫從特定的結(jié)晶學(xué)平面結(jié)晶學(xué)平面(解理面解理面)發(fā)

25、生分離的斷裂。金屬中的發(fā)生分離的斷裂。金屬中的夾雜物、脆性析出物、其他缺陷夾雜物、脆性析出物、其他缺陷對(duì)解理裂紋的對(duì)解理裂紋的產(chǎn)生有重要影響。產(chǎn)生有重要影響。 解理斷裂通常呈現(xiàn)解理斷裂通常呈現(xiàn)脆性脆性，不產(chǎn)生或產(chǎn)生很小的宏觀塑性變形。，不產(chǎn)生或產(chǎn)生很小的宏觀塑性變形。 圖2-3 人字條紋示意圖D擴(kuò)展方向O裂源 S剪切唇R放射條紋宏觀形貌宏觀形貌：解理：解理斷口平齊斷口平齊，斷口上，斷口上的結(jié)晶面在宏觀上呈無(wú)規(guī)則取向，的結(jié)晶面在宏觀上呈無(wú)規(guī)則取向，當(dāng)斷口在當(dāng)斷口在強(qiáng)光下強(qiáng)光下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可見(jiàn)到轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可見(jiàn)到閃閃閃發(fā)光閃發(fā)光的小平面為的小平面為“小刻面小刻面”。另。另外，解理斷口具有外，解理斷口具有人

26、字條紋人字條紋或或放射放射狀條紋狀條紋，人字紋，人字紋尖峰尖峰指向指向裂紋源裂紋源，如圖如圖2-3。15解理斷口解理斷口的的微觀形貌微觀形貌常出現(xiàn)的有常出現(xiàn)的有河流狀河流狀、舌狀、扇形花樣舌狀、扇形花樣等。等。在河流花樣中，河流在河流花樣中，河流匯合方向匯合方向就是就是裂紋擴(kuò)展方向裂紋擴(kuò)展方向，如圖，如圖2-4。 解理裂紋擴(kuò)展所消耗的解理裂紋擴(kuò)展所消耗的能量較能量較小小，其，其擴(kuò)展速度擴(kuò)展速度與在該介質(zhì)與在該介質(zhì)中的縱向中的縱向聲波速度聲波速度c0相當(dāng)。相當(dāng)。 例如：鋼的例如：鋼的c0=5020ms，觀測(cè)到的，觀測(cè)到的c0值為值為0.130.32范圍，往往造范圍，往往造成成脆性斷裂脆性斷裂構(gòu)件

27、的構(gòu)件的瞬時(shí)整體瞬時(shí)整體破壞。破壞。 圖圖2-4解理斷口的微觀特征解理斷口的微觀特征-河流狀河流狀花樣。花樣。圖圖2-4 解理斷口的微觀特征解理斷口的微觀特征-河流狀花樣河流狀花樣(一一) 解理斷裂解理斷裂16（二）剪切斷裂（二）剪切斷裂 剪切斷裂是在剪切斷裂是在切應(yīng)力切應(yīng)力作用下，沿作用下，沿滑移面的滑移方向滑移面的滑移方向而造成的而造成的斷裂。斷裂。 剪切斷裂分為剪切斷裂分為兩種情況兩種情況： （1）滑移或純剪斷）滑移或純剪斷：常發(fā)生于：常發(fā)生于純單晶體純單晶體。 金屬在外力作用下沿金屬在外力作用下沿最大切應(yīng)力最大切應(yīng)力的滑移面滑移，至一定的滑移面滑移，至一定程度而斷裂。程度而斷裂。 （2

28、）微孔聚集型斷裂）微孔聚集型斷裂：多發(fā)生于：多發(fā)生于鋼鐵等鋼鐵等工程結(jié)構(gòu)材料。工程結(jié)構(gòu)材料。 在外力的作用下，因強(qiáng)烈滑移、位錯(cuò)堆積，在局部地方在外力的作用下，因強(qiáng)烈滑移、位錯(cuò)堆積，在局部地方常產(chǎn)生常產(chǎn)生顯微空洞顯微空洞，這種空洞在，這種空洞在切應(yīng)力切應(yīng)力作用下作用下不斷長(zhǎng)大、聚集不斷長(zhǎng)大、聚集連接連接，并同時(shí)產(chǎn)生新的，并同時(shí)產(chǎn)生新的微小空洞微小空洞，最后導(dǎo)致整個(gè)材料，最后導(dǎo)致整個(gè)材料斷裂斷裂。 17 剪切斷裂的斷口剪切斷裂的斷口宏觀形貌宏觀形貌：纖維狀纖維狀，顏色發(fā)暗，有，顏色發(fā)暗，有滑移變形的痕跡滑移變形的痕跡。 純剪切斷口純剪切斷口：其斷口平面與拉伸軸線成：其斷口平面與拉伸軸線成45角角，

29、表面平滑表面平滑，圖，圖2-5b。 微孔聚集型斷裂斷口微孔聚集型斷裂斷口：又稱：又稱杯錐狀斷口杯錐狀斷口。杯底部分與主應(yīng)力方向垂直的。杯底部分與主應(yīng)力方向垂直的平平斷口斷口，斷口平面并非平直斷口平面并非平直，而是由許多，而是由許多細(xì)小的凹凸小斜面細(xì)小的凹凸小斜面組成，這些小斜組成，這些小斜面又和拉伸面又和拉伸軸線成軸線成45，圖，圖2-5a。圖2-5 剪切斷裂宏觀形貌宏觀形貌(從左至右表示斷裂過(guò)程) a) 微孔聚集型斷裂示意圖 b) 純剪斷的示意圖圖2-6 三種不同形狀的韌窩示意圖a) 正交韌窩正交韌窩 b) 剪切韌窩剪切韌窩 c) 撕裂韌窩撕裂韌窩微觀特征微觀特征：韌窩狀韌窩狀。 韌窩花樣的

30、形貌在顯韌窩花樣的形貌在顯微空洞中生核、長(zhǎng)大和微空洞中生核、長(zhǎng)大和聚集過(guò)程中，與其周?chē)奂^(guò)程中，與其周?chē)牡膽?yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)和和變形均勻變形均勻性性有關(guān)，一般出現(xiàn)有關(guān)，一般出現(xiàn)三種三種不同形狀不同形狀的韌窩花樣，的韌窩花樣，圖圖2-6。 18三種不同形狀三種不同形狀的的韌窩韌窩-微觀形貌微觀形貌 正交韌窩形態(tài)：正交韌窩形態(tài)：等軸或圓形窩等軸或圓形窩，兩個(gè)相匹配的斷口，兩個(gè)相匹配的斷口表面上，韌窩的形狀是相同的。表面上，韌窩的形狀是相同的。形成原因形成原因是在拉應(yīng)是在拉應(yīng)力作用下，力作用下，最大主應(yīng)力最大主應(yīng)力方向方向垂直斷口的表面垂直斷口的表面，并且，并且應(yīng)力在整個(gè)斷口表面上的應(yīng)力在整個(gè)斷口

31、表面上的分布是均勻的分布是均勻的，因此在垂，因此在垂直于主應(yīng)力的杯底中心部分生核的顯微空洞向各方直于主應(yīng)力的杯底中心部分生核的顯微空洞向各方向均勻長(zhǎng)大，最后形成等軸韌窩。圖向均勻長(zhǎng)大，最后形成等軸韌窩。圖a。 剪切韌窩形態(tài)：剪切韌窩形態(tài)：拋物線花樣拋物線花樣，兩個(gè)相匹配的，兩個(gè)相匹配的斷口表斷口表面面上上韌窩拉長(zhǎng)方向韌窩拉長(zhǎng)方向是是相反相反的。圖的。圖b。 撕裂韌窩形態(tài)：撕裂韌窩形態(tài)：拋物線花樣拋物線花樣，但兩個(gè)相匹配的斷口，但兩個(gè)相匹配的斷口表面上韌窩拉長(zhǎng)表面上韌窩拉長(zhǎng)方向是方向是一致一致的，圖的，圖c。其拉長(zhǎng)韌窩。其拉長(zhǎng)韌窩的形成是由于顯微空洞在生核和長(zhǎng)大過(guò)程中，四周的形成是由于顯微空洞在

32、生核和長(zhǎng)大過(guò)程中，四周所承受的所承受的應(yīng)力和變形不均勻應(yīng)力和變形不均勻所致。所致。 實(shí)際金屬材料實(shí)際金屬材料的斷裂，由于的斷裂，由于內(nèi)部及外部原因內(nèi)部及外部原因（缺陷、性能等）均較復(fù)雜，斷裂常常不是單一的機(jī)缺陷、性能等）均較復(fù)雜，斷裂常常不是單一的機(jī)制，其斷口為制，其斷口為混合形貌構(gòu)成混合形貌構(gòu)成。 圖2-6 三種不同形狀的韌窩示意圖a) 正交韌窩 b) 剪切韌窩 c) 撕裂韌窩 另外，另外，除除面心立方材料面心立方材料外外，所有，所有其他點(diǎn)陣類型其他點(diǎn)陣類型的金屬材料均的金屬材料均同時(shí)存有同時(shí)存有解解理面理面和和滑移面滑移面，當(dāng)外界條件變化時(shí)，便可能由，當(dāng)外界條件變化時(shí)，便可能由解理斷裂解理

33、斷裂向向剪切型斷裂剪切型斷裂轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化，或者相反。這一點(diǎn)對(duì)于或者相反。這一點(diǎn)對(duì)于研究金屬斷裂研究金屬斷裂問(wèn)題是問(wèn)題是十分重要十分重要的。的。 19 綜上所述，金屬材料的綜上所述，金屬材料的脆性斷裂脆性斷裂特征，除了特征，除了2.1節(jié)介節(jié)介紹的紹的4點(diǎn)外，還具有點(diǎn)外，還具有脆性斷裂脆性斷裂的的斷口形貌特征斷口形貌特征。 即：斷裂平面一般近似地即：斷裂平面一般近似地垂直于板材表面，塑性垂直于板材表面，塑性變形很小變形很小，因此其厚度減少不多，一般不超過(guò)，因此其厚度減少不多，一般不超過(guò)3。脆性斷裂斷口一般是脆性斷裂斷口一般是發(fā)亮的晶粒斷口發(fā)亮的晶粒斷口，斷口上常有，斷口上常有人人字紋字紋或或放射狀花

34、樣放射狀花樣。 另外，另外，脆性裂紋脆性裂紋一般為一般為擴(kuò)展速度極快擴(kuò)展速度極快的的解理裂紋解理裂紋，因此很難預(yù)防。因此很難預(yù)防。 202.3.3 影響金屬材料脆性斷裂的影響金屬材料脆性斷裂的主要因素主要因素1.2.3.4.應(yīng)力狀態(tài)的影響溫度的影響主要因素有加載速度的影響材料狀態(tài)的影響211. 應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)的影響的影響 物體在受外載時(shí)，不同的截面上產(chǎn)生不同的物體在受外載時(shí)，不同的截面上產(chǎn)生不同的正應(yīng)力正應(yīng)力和和切應(yīng)力切應(yīng)力。在主平面。在主平面作用最大正應(yīng)力作用最大正應(yīng)力max ，與主平面成，與主平面成45角的平面上作用有最大切應(yīng)力角的平面上作用有最大切應(yīng)力max。max和和max與加載方式

35、有關(guān)，與加載方式有關(guān)，軟性系數(shù)軟性系數(shù)=maxmax 表示應(yīng)力狀態(tài)表示應(yīng)力狀態(tài)軟硬程軟硬程度度。 式中，為泊松比，而1。 當(dāng)當(dāng)max max時(shí)，時(shí)，“軟性軟性”應(yīng)力狀態(tài)；當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)；當(dāng)maxmax 時(shí)，時(shí)，“硬性硬性”應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)。 在不同加載方式下，當(dāng)在不同加載方式下，當(dāng)max未達(dá)到抗拉強(qiáng)度前，未達(dá)到抗拉強(qiáng)度前，max 先達(dá)到屈服點(diǎn)先達(dá)到屈服點(diǎn)， （即（即max max）？）？ ，則發(fā)生塑性變形而形成，則發(fā)生塑性變形而形成延性斷裂延性斷裂。 反之，在反之，在max達(dá)到屈服點(diǎn)前，達(dá)到屈服點(diǎn)前，max先達(dá)到抗拉強(qiáng)度先達(dá)到抗拉強(qiáng)度，（即，（即maxmax ）？）？ ，則發(fā)生，則發(fā)生脆性斷裂脆性

36、斷裂。 因此，斷裂形式斷裂形式與與加載方式加載方式亦即亦即應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)有關(guān)。231max（按最大切應(yīng)力理論）（按最大切應(yīng)力理論）max =1(2+3)（按第二強(qiáng)度理論）（按第二強(qiáng)度理論）單單軸軸應(yīng)應(yīng)力力三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)22 圖圖2-7為構(gòu)件受均勻拉應(yīng)力時(shí)，其中一個(gè)為構(gòu)件受均勻拉應(yīng)力時(shí)，其中一個(gè)缺口缺口根部根部出現(xiàn)高值的出現(xiàn)高值的應(yīng)力和應(yīng)變集中應(yīng)力和應(yīng)變集中情況；缺口情況；缺口越深越越深越尖尖，其，其局部應(yīng)力和應(yīng)變局部應(yīng)力和應(yīng)變也也越大越大。 三向應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理：在受力過(guò)程中，三向應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理：在受力過(guò)程中，缺口根部缺口根部材料的材料的伸長(zhǎng)伸長(zhǎng)，必然引起沿，必然引起沿寬度和厚度方向

37、的收縮寬度和厚度方向的收縮，但由于但由于缺口尖端以外缺口尖端以外的材料受到的的材料受到的應(yīng)力較小應(yīng)力較小，引起，引起收縮收縮也較??；由于也較小；由于收縮不均勻收縮不均勻，缺口根部收縮受阻缺口根部收縮受阻，結(jié)果產(chǎn)生，結(jié)果產(chǎn)生寬度和厚度方向?qū)挾群秃穸确较虻睦瓚?yīng)力的拉應(yīng)力x和和z，導(dǎo)致，導(dǎo)致缺口根部形成缺口根部形成三向應(yīng)力狀態(tài)三向應(yīng)力狀態(tài)。 在在三向應(yīng)力三向應(yīng)力情況下，材料的情況下，材料的屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)較較單向應(yīng)力單向應(yīng)力時(shí)時(shí)提高提高，即缺口根部材料的，即缺口根部材料的屈服點(diǎn)提高屈服點(diǎn)提高，從而使該，從而使該處處材料變脆材料變脆。 因此，因此，脆性斷裂事故脆性斷裂事故多起源于具有多起源于具有嚴(yán)重應(yīng)力集

38、嚴(yán)重應(yīng)力集中效應(yīng)中效應(yīng)的的缺口處缺口處。 實(shí)驗(yàn)證明，許多材料處于實(shí)驗(yàn)證明，許多材料處于單向或雙向拉應(yīng)力單向或雙向拉應(yīng)力時(shí)，呈現(xiàn)時(shí)，呈現(xiàn)延性延性；當(dāng)處于；當(dāng)處于三向拉應(yīng)三向拉應(yīng)力力時(shí)，不發(fā)生塑性斷裂而呈現(xiàn)時(shí)，不發(fā)生塑性斷裂而呈現(xiàn)脆性脆性。 在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，三向應(yīng)力三向應(yīng)力可能由可能由三向載荷三向載荷產(chǎn)生，但更多情況是由于產(chǎn)生，但更多情況是由于結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的幾何不連續(xù)性的幾何不連續(xù)性引起的。雖然引起的。雖然整個(gè)結(jié)構(gòu)整個(gè)結(jié)構(gòu)處于處于單向或雙向拉應(yīng)力單向或雙向拉應(yīng)力狀態(tài)下，但其狀態(tài)下，但其局部地區(qū)局部地區(qū)由于設(shè)計(jì)或工藝不當(dāng)，往往出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)或工藝不當(dāng)，往往出現(xiàn)局部三向應(yīng)力局部三向應(yīng)力狀態(tài)的狀態(tài)

39、的缺口效應(yīng)缺口效應(yīng)。232溫度溫度的影響的影響 當(dāng)當(dāng)TTk時(shí)，時(shí)，b s，無(wú)缺口試件單軸拉伸，無(wú)缺口試件單軸拉伸時(shí)，先屈服再斷裂，為延性斷裂，即處于時(shí)，先屈服再斷裂，為延性斷裂，即處于塑性塑性狀態(tài)狀態(tài)；當(dāng)；當(dāng)TTk，若對(duì)材料加載，在破斷前只，若對(duì)材料加載，在破斷前只發(fā)生彈性變形，發(fā)生彈性變形，不產(chǎn)生塑性變形不產(chǎn)生塑性變形，材料呈現(xiàn)，材料呈現(xiàn)脆脆性斷裂性斷裂，即處于，即處于脆性狀態(tài)脆性狀態(tài)。 韌脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆轉(zhuǎn)變溫度Tk ：從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。狀態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。Tk越低越低，則材料處于，則材料處于延性延性狀狀態(tài)的溫度態(tài)的溫度范圍越廣范圍越廣；反之，一切促成；反之，一

40、切促成Tk升高的升高的因素因素，均將，均將縮小縮小材料塑性狀態(tài)的材料塑性狀態(tài)的范圍范圍，增大材，增大材料產(chǎn)生料產(chǎn)生脆性斷裂脆性斷裂的趨勢(shì)。因此的趨勢(shì)。因此Tk是是衡量材料抗衡量材料抗脆性破壞脆性破壞的的重要參數(shù)重要參數(shù)。 金屬在金屬在高溫高溫時(shí)，具有時(shí)，具有良好的變形能力良好的變形能力，當(dāng)，當(dāng)溫度降低溫度降低時(shí)，其變形能力就時(shí)，其變形能力就減減小小，金屬這種，金屬這種低溫脆化低溫脆化的性質(zhì)稱為的性質(zhì)稱為“低溫脆性低溫脆性”。它是金屬材料。它是金屬材料屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)隨溫隨溫度度降低急劇增加降低急劇增加的結(jié)果。的結(jié)果。 任何金屬材料都有兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)任何金屬材料都有兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)s和和b 。b隨溫度變化

41、很小，而隨溫度變化很小，而s卻卻對(duì)溫度變化對(duì)溫度變化十分敏感十分敏感。溫度降低溫度降低，屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)急劇急劇升高升高，故兩曲線相交于一點(diǎn)，故兩曲線相交于一點(diǎn)，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為T(mén)k -韌脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆轉(zhuǎn)變溫度(見(jiàn)圖見(jiàn)圖2-8)。s塑性狀態(tài)脆性狀態(tài)243加載速度加載速度的影響的影響 提高加載速度提高加載速度能促進(jìn)材料能促進(jìn)材料脆性破壞脆性破壞，其作用相當(dāng)于，其作用相當(dāng)于降低溫度降低溫度。原因：鋼的原因：鋼的屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)不僅取決于溫度，而且還取決于不僅取決于溫度，而且還取決于加載速度加載速度或或應(yīng)變速率應(yīng)變速率。即隨著即隨著應(yīng)變速率應(yīng)變速率的提高，材料的的提高，材料的屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)提高

42、。提高。 在同樣加載速率下，當(dāng)結(jié)構(gòu)中在同樣加載速率下，當(dāng)結(jié)構(gòu)中有缺口有缺口時(shí)，時(shí)，應(yīng)變速率應(yīng)變速率可呈現(xiàn)出可呈現(xiàn)出加倍不利加倍不利影響。影響。由于由于應(yīng)力集中應(yīng)力集中的影響，的影響，應(yīng)變速率應(yīng)變速率比無(wú)缺口結(jié)構(gòu)比無(wú)缺口結(jié)構(gòu)高得多高得多，從而大大降低材料的，從而大大降低材料的局部塑性局部塑性。這也說(shuō)明為什么結(jié)構(gòu)鋼一旦產(chǎn)生脆性斷裂，就很容易產(chǎn)生擴(kuò)展現(xiàn)象。 原因：當(dāng)原因：當(dāng)缺口根部缺口根部小范圍金屬小范圍金屬材料發(fā)生材料發(fā)生斷裂斷裂時(shí)，則在時(shí)，則在新裂紋尖端處新裂紋尖端處立即受立即受到到高應(yīng)力和高應(yīng)變高應(yīng)力和高應(yīng)變的的載荷載荷。即：一旦。即：一旦缺口根部開(kāi)裂，就有高的應(yīng)變速率缺口根部開(kāi)裂，就有高的應(yīng)

43、變速率，而，而不管其原始加載條件是動(dòng)載還是靜載，此后隨著不管其原始加載條件是動(dòng)載還是靜載，此后隨著裂紋裂紋加速擴(kuò)展，加速擴(kuò)展，應(yīng)變速率應(yīng)變速率更更急劇增加，致使結(jié)構(gòu)急劇增加，致使結(jié)構(gòu)最后破壞最后破壞。延性延性-脆性轉(zhuǎn)變溫度與應(yīng)變速率的關(guān)系，脆性轉(zhuǎn)變溫度與應(yīng)變速率的關(guān)系，圖圖2-9。254材料狀態(tài)材料狀態(tài)的影響的影響 1) 厚板厚板在在缺口處缺口處容易形成容易形成三向拉應(yīng)力三向拉應(yīng)力，因?yàn)檠兀驗(yàn)檠睾穸确较蚝穸确较虻氖湛s應(yīng)力和變形的收縮應(yīng)力和變形受到受到較大限制較大限制，形成，形成平面應(yīng)變狀態(tài)平面應(yīng)變狀態(tài)；而；而薄板薄板材料，在材料，在厚度方向厚度方向能比較能比較自由自由地收縮地收縮，故厚度方向

44、的應(yīng)力較小，接近于，故厚度方向的應(yīng)力較小，接近于平面應(yīng)力狀態(tài)平面應(yīng)力狀態(tài)。 平面應(yīng)變狀態(tài)平面應(yīng)變狀態(tài)的的三向應(yīng)力三向應(yīng)力使材料變脆。使材料變脆。 圖2-10 脆性斷裂開(kāi)始溫度與板厚的關(guān)系(1) 厚度的影響厚度的影響 厚度厚度對(duì)脆性破壞的不利影響可由以下對(duì)脆性破壞的不利影響可由以下兩種因素兩種因素來(lái)決定：來(lái)決定：2) 冶金因素：一般說(shuō)來(lái)，生產(chǎn)冶金因素：一般說(shuō)來(lái)，生產(chǎn)薄板薄板時(shí)時(shí)壓延壓延量大量大，軋制終了，軋制終了溫度較低溫度較低，組織細(xì)密組織細(xì)密； 相反，相反，厚板厚板軋制次數(shù)較少，終軋軋制次數(shù)較少，終軋溫度溫度較高較高，組織疏松組織疏松，內(nèi)外層均勻性較差。，內(nèi)外層均勻性較差。 圖圖2-10 可

45、見(jiàn)，可見(jiàn)，鋼板越厚，其低溫脆性鋼板越厚，其低溫脆性傾向越顯著。傾向越顯著。 26(2) 晶粒度的影響晶粒度的影響 晶粒晶粒直徑越小直徑越小其韌脆轉(zhuǎn)變其韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低溫度越低，如圖，如圖2-11。圖2-11 韌脆轉(zhuǎn)變溫度和鐵素體晶粒直徑的關(guān)系27 (3) 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響 有害元素：有害元素： 鋼中的鋼中的C、N、O、S、P均增均增加鋼的加鋼的脆性脆性。 圖圖2-12 ，隨著，隨著含含C量的增加量的增加，鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。有益元素：有益元素： 合金元素合金元素Mn、Ni可以改善鋼可以改善鋼的脆性，的脆性，降低降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 （圖（圖2-1

46、3） V、Ti元素元素在加入量適當(dāng)時(shí)，在加入量適當(dāng)時(shí)，也有助于減少鋼的脆性。也有助于減少鋼的脆性。282.4 焊接焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和和工藝因素工藝因素對(duì)脆性斷裂的影響對(duì)脆性斷裂的影響 焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂事故的發(fā)生，除了由于焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂事故的發(fā)生，除了由于材料選用材料選用不當(dāng)不當(dāng)之外，之外，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和和制造制造不合理也是發(fā)生脆性斷裂的重要原不合理也是發(fā)生脆性斷裂的重要原因。在因。在60個(gè)個(gè)脆性破壞事故的實(shí)例中，有脆性破壞事故的實(shí)例中，有1l例例是由于是由于設(shè)計(jì)不佳設(shè)計(jì)不佳所致，所致，9例例是由于是由于焊接缺陷焊接缺陷所致?？梢?jiàn)，焊接結(jié)構(gòu)的所致?？梢?jiàn)，焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)和制造制

47、造在脆性斷裂事故中的重要性。在脆性斷裂事故中的重要性。 在在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中盡量避免和降低中盡量避免和降低應(yīng)力集中應(yīng)力集中，并在，并在制造制造過(guò)程中加過(guò)程中加強(qiáng)管理和檢查，防止強(qiáng)管理和檢查，防止工藝缺陷工藝缺陷，是減少和消除，是減少和消除脆性破壞事故脆性破壞事故的重要措施。的重要措施。 為了合理設(shè)計(jì)和制造焊接結(jié)構(gòu)，必須對(duì)焊接為了合理設(shè)計(jì)和制造焊接結(jié)構(gòu)，必須對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有有充分的了解充分的了解。292.4.1 焊接焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對(duì)脆性斷裂的影響對(duì)脆性斷裂的影響 1焊接結(jié)構(gòu)比鉚接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)比鉚接結(jié)構(gòu)剛度大剛度大 焊接焊接為為剛性連接剛性連接，連接構(gòu)件，連接構(gòu)件不能不能產(chǎn)生產(chǎn)生相

48、對(duì)位移相對(duì)位移。而。而鉚接鉚接則由于則由于接頭有一定相對(duì)位移的可能性，而使其接頭有一定相對(duì)位移的可能性，而使其剛度相對(duì)降低剛度相對(duì)降低，在工作，在工作條件下，足以減少因條件下，足以減少因偶然載荷偶然載荷而產(chǎn)生而產(chǎn)生附加應(yīng)力附加應(yīng)力的危險(xiǎn)。的危險(xiǎn)。 在焊接結(jié)構(gòu)中，由于在設(shè)計(jì)時(shí)在焊接結(jié)構(gòu)中，由于在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮沒(méi)有考慮到這一因素，往往能引到這一因素，往往能引起較大的起較大的附加應(yīng)力附加應(yīng)力。特別是在。特別是在溫度降低溫度降低而材料的而材料的塑性變壞塑性變壞時(shí)，時(shí)，這些這些附加應(yīng)力附加應(yīng)力常常會(huì)造成結(jié)構(gòu)的脆性破壞。常常會(huì)造成結(jié)構(gòu)的脆性破壞。 附加應(yīng)力附加應(yīng)力的例子：的例子： 1947年年12月，原蘇

49、聯(lián)曾發(fā)生幾個(gè)月，原蘇聯(lián)曾發(fā)生幾個(gè)4500m3儲(chǔ)油器的局部脆性儲(chǔ)油器的局部脆性斷裂事故。斷裂事故。溫度不均溫度不均所造成的所造成的附加應(yīng)力附加應(yīng)力是這些儲(chǔ)油器破壞的重是這些儲(chǔ)油器破壞的重要原因。當(dāng)大氣溫度下降到要原因。當(dāng)大氣溫度下降到-42后，一方面由于材料本身的后，一方面由于材料本身的塑塑性降低性降低，另一方面由于容器的，另一方面由于容器的內(nèi)外溫度不同內(nèi)外溫度不同，底部和筒身的溫，底部和筒身的溫度不一樣，度不一樣，筒身的向風(fēng)面筒身的向風(fēng)面與與背風(fēng)面的溫度背風(fēng)面的溫度也有也有差別差別，在筒身就，在筒身就形成形成復(fù)雜的附加應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜的附加應(yīng)力場(chǎng)，因而造成結(jié)構(gòu)的破壞。，因而造成結(jié)構(gòu)的破壞。30 另外

50、，焊接結(jié)構(gòu)比鉚接結(jié)構(gòu)另外，焊接結(jié)構(gòu)比鉚接結(jié)構(gòu)剛度大剛度大，所以對(duì)，所以對(duì)應(yīng)力集中應(yīng)力集中特別敏感，如果設(shè)計(jì)中特別敏感，如果設(shè)計(jì)中采用應(yīng)力集中系數(shù)很高的采用應(yīng)力集中系數(shù)很高的搭接接頭搭接接頭，或采用，或采用驟然變化的截面驟然變化的截面，當(dāng)，當(dāng)溫度降低溫度降低時(shí)時(shí),結(jié)構(gòu)就有發(fā)生結(jié)構(gòu)就有發(fā)生脆性斷裂脆性斷裂的危險(xiǎn)。的危險(xiǎn)。 美國(guó)美國(guó)“自由輪自由輪” ，當(dāng)采用，當(dāng)采用鉚接結(jié)構(gòu)鉚接結(jié)構(gòu)時(shí)，雖然應(yīng)力集中很大，但并時(shí)，雖然應(yīng)力集中很大，但并未發(fā)生未發(fā)生過(guò)脆性破壞過(guò)脆性破壞事故。而在采用事故。而在采用焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)后，卻發(fā)生了一系列后，卻發(fā)生了一系列脆性破壞脆性破壞事故。事故。 研究發(fā)現(xiàn)：除研究發(fā)現(xiàn)：除材料

51、選用不當(dāng)材料選用不當(dāng)外，船體外，船體設(shè)計(jì)不合理設(shè)計(jì)不合理也是造成其破壞的重要也是造成其破壞的重要原因之一。圖原因之一。圖a最初設(shè)計(jì)由于最初設(shè)計(jì)由于拐角處為一尖角，應(yīng)力集中拐角處為一尖角，應(yīng)力集中很大；很大；圖圖b改進(jìn)后的改進(jìn)后的設(shè)計(jì)由于采用設(shè)計(jì)由于采用圓滑過(guò)渡的拐角，應(yīng)力集中得到緩和圓滑過(guò)渡的拐角，應(yīng)力集中得到緩和。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)承載能力承載能力增加到增加到1.4倍倍，而所需，而所需破壞能量破壞能量增加增加25倍倍。圖圖2-14 “自由輪自由輪”甲板艙口設(shè)計(jì)對(duì)比甲板艙口設(shè)計(jì)對(duì)比a) 最初設(shè)計(jì)最初設(shè)計(jì) b) 改進(jìn)后設(shè)計(jì)改進(jìn)后設(shè)計(jì)31 2焊接結(jié)構(gòu)具有焊接結(jié)構(gòu)具有整體性整體性 這一特點(diǎn)為

52、設(shè)計(jì)制造合理的結(jié)構(gòu)提供了廣泛的可能性，這一特點(diǎn)為設(shè)計(jì)制造合理的結(jié)構(gòu)提供了廣泛的可能性，因此因此整體性強(qiáng)整體性強(qiáng)是是焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)的的優(yōu)點(diǎn)之一優(yōu)點(diǎn)之一，但是，但是如果設(shè)計(jì)不當(dāng)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，或制造不良或制造不良，這一優(yōu)點(diǎn)反而可能增加焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的危，這一優(yōu)點(diǎn)反而可能增加焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的危險(xiǎn)。險(xiǎn)。 因?yàn)橛捎诤附咏Y(jié)構(gòu)的因?yàn)橛捎诤附咏Y(jié)構(gòu)的整體性整體性，它將給，它將給裂紋的擴(kuò)展裂紋的擴(kuò)展創(chuàng)造十創(chuàng)造十分有利的條件。當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)工作時(shí)，一旦有分有利的條件。當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)工作時(shí)，一旦有不穩(wěn)定的脆性裂不穩(wěn)定的脆性裂紋出現(xiàn)紋出現(xiàn)，就有可能，就有可能穿越接頭擴(kuò)展至結(jié)構(gòu)整體穿越接頭擴(kuò)展至結(jié)構(gòu)整體，而使結(jié)構(gòu)整體，而使結(jié)

53、構(gòu)整體破壞。破壞。 而而鉚接結(jié)構(gòu)鉚接結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的脆性裂紋后，只要，當(dāng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的脆性裂紋后，只要擴(kuò)展到擴(kuò)展到接頭處接頭處，就可自然止住，就可自然止住，避免更大災(zāi)難避免更大災(zāi)難的出現(xiàn)。因此在某些的出現(xiàn)。因此在某些大型焊接結(jié)構(gòu)大型焊接結(jié)構(gòu)中，有時(shí)仍中，有時(shí)仍保留少量的鉚接接頭保留少量的鉚接接頭。 例如：在一些船體中，例如：在一些船體中，甲板與舷側(cè)頂列板甲板與舷側(cè)頂列板的連接就是采的連接就是采用用鉚接鉚接連接。連接。322.4.2 焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)制造工藝制造工藝的特點(diǎn)對(duì)脆性斷裂的的特點(diǎn)對(duì)脆性斷裂的影響影響 焊接過(guò)程焊接過(guò)程可給焊接結(jié)構(gòu)的接頭帶來(lái)如下一些可給焊接結(jié)構(gòu)的接頭帶來(lái)如下一些不利的不

54、利的影響影響： 1兩類應(yīng)變時(shí)效兩類應(yīng)變時(shí)效引起的局部脆性引起的局部脆性 2焊接接頭焊接接頭金相組織金相組織改變對(duì)脆性的影響改變對(duì)脆性的影響 3焊接缺陷焊接缺陷的影晌的影晌 4焊接焊接殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力的影響的影響 331兩類應(yīng)變時(shí)效兩類應(yīng)變時(shí)效引起的局部脆性引起的局部脆性 在焊接結(jié)構(gòu)在焊接結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中制造過(guò)程中，一般包括，一般包括切割切割、冷熱成形冷熱成形(剪切、彎曲、剪切、彎曲、矯正等矯正等)、焊接焊接等等工序工序，其中一些工序可能，其中一些工序可能提高提高鋼材鋼材韌韌-脆轉(zhuǎn)變溫脆轉(zhuǎn)變溫度度，使材料變脆。，使材料變脆。 （1）在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過(guò)程中的）在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過(guò)程中的剪切、冷作矯形、彎曲

55、剪切、冷作矯形、彎曲等，等，經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)冷加工冷加工產(chǎn)生一定的產(chǎn)生一定的塑性變形塑性變形，隨后又經(jīng)，隨后又經(jīng)160450溫度范溫度范圍的加熱就會(huì)引起圍的加熱就會(huì)引起應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效，導(dǎo)致脆化。，導(dǎo)致脆化。 （2）在）在焊接時(shí)焊接時(shí)，近縫區(qū)某些刻槽近縫區(qū)某些刻槽，即，即缺口尖端附近缺口尖端附近或多層或多層焊道中已焊完焊道中的焊道中已焊完焊道中的缺陷附近缺陷附近，金屬受到，金屬受到熱循環(huán)和熱塑變循熱循環(huán)和熱塑變循環(huán)環(huán)(150450 )的作用，產(chǎn)生的作用，產(chǎn)生焊接應(yīng)力焊接應(yīng)力-應(yīng)變集中應(yīng)變集中，導(dǎo)致較大的，導(dǎo)致較大的塑性變形塑性變形，引起，引起應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效，稱為，稱為動(dòng)應(yīng)變時(shí)效動(dòng)應(yīng)變時(shí)效(熱應(yīng)變脆化

56、熱應(yīng)變脆化)。 鋼的鋼的應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效定義：定義：塑性變形時(shí)塑性變形時(shí)或或變形后變形后，固溶狀態(tài)的間隙溶質(zhì)（，固溶狀態(tài)的間隙溶質(zhì)（C、N）與位錯(cuò)交互作用，與位錯(cuò)交互作用，“釘扎釘扎”位錯(cuò)位錯(cuò)阻止變形阻止變形的物理本質(zhì)，從而導(dǎo)致的物理本質(zhì)，從而導(dǎo)致強(qiáng)度提高，強(qiáng)度提高，韌性下降韌性下降的力學(xué)冶金現(xiàn)象。的力學(xué)冶金現(xiàn)象。 34 許多許多碳碳-錳低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼錳低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對(duì)對(duì)應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效脆化比較敏感，它將大大脆化比較敏感，它將大大降低降低鋼材的鋼材的塑性塑性，提高提高材料的材料的韌韌-脆轉(zhuǎn)變溫度脆轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)，促進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)的的脆性破壞脆性破壞。 應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞的實(shí)例

57、很導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞的實(shí)例很常見(jiàn)的常見(jiàn)的。例如：。例如：某某儲(chǔ)油罐儲(chǔ)油罐的脆性破壞事故，破壞始于的脆性破壞事故，破壞始于罐體和底板的連接處罐體和底板的連接處，擴(kuò)，擴(kuò)展后達(dá)到展后達(dá)到頂部頂部。 檢查后表明檢查后表明：這種：這種鋼材鋼材對(duì)應(yīng)變時(shí)效對(duì)應(yīng)變時(shí)效非常敏感非常敏感，離鋼材，離鋼材剪切剪切邊緣邊緣不同距離處缺口韌性有不同距離處缺口韌性有急劇的變化急劇的變化。鋼板本身鋼板本身的轉(zhuǎn)變溫度的轉(zhuǎn)變溫度為為-8，但距，但距剪切邊緣剪切邊緣6mm處，轉(zhuǎn)變溫度為處，轉(zhuǎn)變溫度為+53，距剪切邊，距剪切邊緣緣20mm處為處為+36。 主要原因主要原因：剪切剪切引起引起冷作應(yīng)變冷作應(yīng)變，隨后進(jìn)行的，隨后進(jìn)行的

58、焊接工序焊接工序引起引起應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效所致。因此，該對(duì)焊接接頭的所致。因此，該對(duì)焊接接頭的應(yīng)變時(shí)效區(qū)應(yīng)變時(shí)效區(qū)應(yīng)充分注意應(yīng)充分注意。 應(yīng)變時(shí)效應(yīng)變時(shí)效:35 試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果：以以冷彎變形冷彎變形(20預(yù)彎預(yù)彎)試件的轉(zhuǎn)變溫度為試件的轉(zhuǎn)變溫度為最低最低，而，而250預(yù)彎預(yù)彎的轉(zhuǎn)變溫度為的轉(zhuǎn)變溫度為最高最高。 焊后熱處理焊后熱處理(550650)可以消除可以消除兩類應(yīng)變時(shí)效兩類應(yīng)變時(shí)效對(duì)低碳鋼和一些合金結(jié)構(gòu)對(duì)低碳鋼和一些合金結(jié)構(gòu)鋼的影響，鋼的影響，恢復(fù)其韌性恢復(fù)其韌性。因此，對(duì)應(yīng)變。因此，對(duì)應(yīng)變時(shí)效時(shí)效敏感的鋼材敏感的鋼材，焊后熱處理不但可以，焊后熱處理不但可以消除消除焊接焊接殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力

59、，而且可以消除，而且可以消除應(yīng)變應(yīng)變時(shí)效的脆化影響時(shí)效的脆化影響，對(duì)防止結(jié)構(gòu)脆性斷裂，對(duì)防止結(jié)構(gòu)脆性斷裂是有利的。是有利的。圖2-15 不同溫度下預(yù)應(yīng)變對(duì)COD值的影響1母材 2+20預(yù)彎，250下時(shí)效12h3150預(yù)彎 4350預(yù)彎 5250預(yù)彎對(duì)比兩類應(yīng)變時(shí)效：對(duì)比兩類應(yīng)變時(shí)效：動(dòng)應(yīng)變時(shí)效動(dòng)應(yīng)變時(shí)效對(duì)脆性的影響往往對(duì)脆性的影響往往更為不利更為不利。 圖圖2-15是某是某碳碳-錳鋼錳鋼在不同溫度下預(yù)應(yīng)變對(duì)斷裂時(shí)在不同溫度下預(yù)應(yīng)變對(duì)斷裂時(shí)COD值值(裂紋張開(kāi)位移裂紋張開(kāi)位移)的影響。試驗(yàn)分的影響。試驗(yàn)分4組進(jìn)行，一組是在組進(jìn)行，一組是在20下下預(yù)彎預(yù)彎，再在，再在250下時(shí)效下時(shí)效12h(模模

60、擬擬冷變形冷變形引起的應(yīng)變時(shí)效引起的應(yīng)變時(shí)效)，其他三組試件分別在，其他三組試件分別在150、250和和350下下熱熱彎彎(模擬模擬動(dòng)應(yīng)變時(shí)效動(dòng)應(yīng)變時(shí)效)。所有試件的預(yù)彎處理是先使缺口張開(kāi)約。所有試件的預(yù)彎處理是先使缺口張開(kāi)約0.1mm，然后，然后向里彎曲到原來(lái)尺寸。向里彎曲到原來(lái)尺寸。動(dòng)應(yīng)變時(shí)效動(dòng)應(yīng)變時(shí)效36 2焊接接頭焊接接頭金相組織金相組織改變改變對(duì)脆性的影響對(duì)脆性的影響 焊接過(guò)程是一個(gè)焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加不均勻的加熱熱過(guò)程，在快速加熱和冷卻過(guò)程，在快速加熱和冷卻的條件下，使的條件下，使焊縫和近縫區(qū)焊縫和近縫區(qū)發(fā)生了一系列發(fā)生了一系列金相組織金相組織的變的變化，因而改變化，因而改變接