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關(guān)于金屬材料的斷裂分析第1頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1

金屬斷裂的基本概念定義過(guò)程:裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展斷裂分類第2頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月

冷、熱加工缺陷:刀痕,淬火、焊接微裂紋,鍛造裂紋冶煉,鑄造設(shè)計(jì)裝配服役:環(huán)境,過(guò)程裂紋萌生:裂紋核心(源)第3頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月裂紋擴(kuò)展:應(yīng)力、環(huán)境or應(yīng)力+環(huán)境作用三種形式第4頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月韌-脆轉(zhuǎn)折溫度TK的判定Tk的評(píng)定:對(duì)應(yīng)某一值的溫度,如15fb記作V15TT斷口形貌:記作50%FATT?(Akvmax-Akvmin)0.4kmaxTAkv(k)Tk上平臺(tái)下平臺(tái)斷口的纖維百分?jǐn)?shù)%第5頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2

斷裂分類裂紋走向宏觀變形量斷裂機(jī)理穿晶斷裂延性斷裂微孔聚集型斷裂剪切斷裂混合斷裂脆性斷裂解理斷裂準(zhǔn)解理斷裂疲勞斷裂靜載延滯斷裂沿晶斷裂延性斷裂混合斷裂脆性斷裂微孔聚集型斷裂靜載延滯斷裂晶間斷裂第6頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3

脆性斷裂脆性斷裂現(xiàn)象自由號(hào)T2油輪的斷裂裝密球罐的斷裂

止裂作用消失原因:焊接代替鉚接 焊接殘余應(yīng)力強(qiáng)度越來(lái)越高 焊接缺陷構(gòu)件大型化、復(fù)雜化、應(yīng)力約束嚴(yán)重應(yīng)力很低,溫度很低第7頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月脆性斷裂特征應(yīng)力低:f<[]?b溫度低:Tf<Tr速度快:裂紋傳播速度≈V音斷口碎片多,平坦,無(wú)塑變,斷面應(yīng)力軸。形態(tài):放射狀,人字紋裂紋源多為自身存在的缺陷尺寸效應(yīng)加載速度效應(yīng)脆性斷裂第8頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月解理斷裂定義解理面:BCC-(100),HCP-(0001)斷口微觀形態(tài)解理臺(tái)階,河流花樣,二次裂紋,羽毛狀花樣,舌狀花樣第9頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4

疲勞斷裂疲勞斷裂的分類低周疲勞斷裂Nf<104~105高周疲勞斷裂Nf>105大應(yīng)力應(yīng)變引誘低應(yīng)力應(yīng)力引誘第10頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月疲勞斷裂疲勞斷裂的特征(高周疲勞)斷裂應(yīng)力低max<s?b呈脆性斷裂,無(wú)塑變,斷面應(yīng)力軸無(wú)預(yù)兆,突然發(fā)生,無(wú)法預(yù)防斷裂是損傷積累,需經(jīng)一定時(shí)間(Nf>105),有三個(gè)階段裂紋萌生階段:產(chǎn)生裂源,包含裂紋萌生、疲勞裂紋微觀擴(kuò)展-I裂紋穩(wěn)定(亞臨界)擴(kuò)展:a→ac裂紋快速擴(kuò)展:a>ac(即K1>K1C)或F剩不足承受載荷裂紋源多為自身缺陷處,多在外表裂紋擴(kuò)展速率da/dN取決于裂紋前端應(yīng)力強(qiáng)度因子幅K存在一個(gè)裂紋不擴(kuò)展門(mén)檻值:Kth

(單位MPam-1/2)第11頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月疲勞斷裂da/dN=f(K)=f(Kmax-Kmin)第二階段:Paris公式:da/dN=C(K)n裂紋擴(kuò)展速率da/dN單位mm/次C,n:與材料有關(guān)的常數(shù)第12頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月疲勞斷裂疲勞斷口形態(tài)和特征宏觀:貝紋線凸向C.P微觀:疲勞輝紋a.凸向C.Pb.每一次應(yīng)力循環(huán)對(duì)應(yīng)一條疲勞輝紋c.輝紋距離f(K)(貝紋區(qū))(Striation)第13頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月5

靜載延滯斷裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂SCC(StressCorrosionCracking)氫脆(HydrogenEmbrittlement)第14頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象和特征SCC是指合金在靜拉伸應(yīng)力(或殘余應(yīng)力)和腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下引起的一種低應(yīng)力脆性斷裂。特征1.與介質(zhì)聯(lián)合作用2.只有拉應(yīng)力起作用3.介質(zhì)與金屬有一定的組合4.介質(zhì)濃度不一定很高5.只有合金才出現(xiàn)SCC第15頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂第16頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂判據(jù)

K1SCC概念

K1K1SCC

裂紋擴(kuò)展速率

da/dt=f(K)第17頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月氫脆----內(nèi)部HE和環(huán)境HE環(huán)境HE的特征K1

,,k1Kth,

b越高,敏感性越大,越短,或kth越低da/dt=f(K1)HE斷口特征宏觀:斷口平齊微觀:大多為沿A晶界,晶界上有撕裂嶺,很少有二次裂紋第18頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月氫脆第19頁(yè),課件共21頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月6

斷裂分析的基本方法斷裂件服役狀況分析:環(huán)境、應(yīng)力狀態(tài)、服役時(shí)間、工況斷口分析,可解決:斷裂性

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