1.低溫脆性; 韌性脆性轉(zhuǎn)變溫度。
力學(xué)儀器
體心立方或一些密堆積的六方晶態(tài)金屬和合金,尤其是工程中常用的中低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,當(dāng)測(cè)試溫度低于一定溫度tk(韌性脆變溫度)時(shí),材料會(huì)從 韌性狀態(tài)在脆性狀態(tài)下,沖擊吸收能顯著下降。 斷裂機(jī)使微孔的積累變成跨晶分裂,并且斷裂特性從纖維變?yōu)榫w,這是低溫脆性。
2.解釋低溫脆性的物理性質(zhì)及其影響因素。
在延性-脆性轉(zhuǎn)變溫度以下,斷裂強(qiáng)度低于屈服強(qiáng)度,并且材料在低溫下處于脆性狀態(tài)。
A.晶體結(jié)構(gòu)的影響
體心立方金屬及其合金具有低溫脆性,而面心立方金屬及其合金通常不具有低溫脆性。 體心立方金屬的低溫脆性可能與延緩屈服現(xiàn)象密切相關(guān)。
B.化學(xué)成分的影響:間隙溶質(zhì)元素的含量增加,高階能量減少,韌性脆性轉(zhuǎn)變溫度增加。
C.微觀結(jié)構(gòu)的影響:細(xì)化晶粒和組織可以增加材料的韌性。
D.溫度的影響:比較復(fù)雜,在一定溫度范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)脆性(藍(lán)色脆性)
E.加載速率的影響:提高加載速率就像調(diào)低溫度,增加材料的脆性和提高韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度一樣。
F.樣品形狀和大小的影響:缺口曲率半徑越小,tk越高
3.細(xì)化晶粒以提高韌性的原因?
力學(xué)拓展:材料的沖擊韌性和低溫脆性
晶界是抗裂紋擴(kuò)展的能力。 減少晶界前的位錯(cuò)數(shù)量有利于降低應(yīng)力集中; 晶界總面積的增加降低了晶界上的雜質(zhì)濃度,避免了沿晶的脆性斷裂。
材料的斷裂韌性
1.低應(yīng)力脆性斷裂;
當(dāng)工作應(yīng)力不高甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于屈服時(shí),大型機(jī)械零件通常會(huì)發(fā)生脆性斷裂。 這就是所謂的低應(yīng)力脆性斷裂。
2.解釋以下符號(hào)的名稱和含義:KIc; JIc; GIc; δc。
KIC(裂紋體中裂紋尖處的應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度因子)是平面應(yīng)變斷裂韌性,表示材料在平面應(yīng)變狀態(tài)下抵抗裂紋擴(kuò)展的不穩(wěn)定性的能力。
JIc(裂紋端區(qū)域的應(yīng)變能)也稱為斷裂韌性,但它表示材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。
GIc代表當(dāng)材料防止裂紋擴(kuò)展不穩(wěn)定性時(shí)每單位面積消耗的能量。
δc(裂紋開口位移)也稱為材料的斷裂韌性,它表示材料防止裂紋開始擴(kuò)展的能力。
3.解釋KI和KIc之間的異同。 力學(xué)儀器
KI和KIC是兩個(gè)不同的概念。 KI是一個(gè)機(jī)械參數(shù),表示裂紋體中裂紋端處的應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)的強(qiáng)度。 它由施加的應(yīng)力,樣品大小和裂紋類型決定,與材料無關(guān)。 但是,KIC是材料的機(jī)械性能指標(biāo),它由內(nèi)部因素(例如材料的成分和組織結(jié)構(gòu))決定,與外部因素(例如外部應(yīng)力和樣本量)無關(guān)。
KⅠ和KIC之間的關(guān)系與σ和σs之間的關(guān)系相同。 KⅠ和σ均為力學(xué)參數(shù),而KIC和σs均為材料的力學(xué)性能。