金属材料的 断裂 韧度.ppt

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1、一、断裂韧度KIC与常规力学性能指标之间的关系1030250060章新洋二、影响断裂韧度KIC的因素1030250047盛振栋三、高压容器承载能力计算1030250043韩敏四、高压壳体的热处理工艺选择1030250050姬天亮五、大型转轴断裂分析1030250038阮冬祥六、超高强度和中低强度钢的脆断倾向分析1030250033邓雄文七、高强度钢和球墨铸铁的脆断倾向分析1030250057李天杭八、J积分及断裂韧度JIC1030250001贾金斗九、裂纹尖端张开位移（CTOD）及断裂韧度δc1030250056邵利超金属的裂韧度KIC断裂韧度与常规力学性能指标之间的关系章新

2、洋10材料科学（2班）学号：1030250060（一）断裂韧度与强度、塑性之间的关系1、韧性断裂模型克拉夫特提出韧断模型：认为具有第二相质点而又均匀分布的两相合金，裂纹在基体相中扩展时，将要受到第二相质点间距(dT)的影响。σyσSdT塑性区应变为eyr=dT时ey=eb=n时KⅠ=KⅠC钢中夹杂物对KⅠC影响.夹杂物越多,间距越小,KⅠC越小.σyσSdT塑性区应变为eyn-应变硬化指数Xc-特征距离,第二相质点间的平均距离σys-屈服强度-临界断裂应变2、解理或沿晶脆性断裂特尔曼等人提出:当裂纹尖端某一特征距离内的应力达到材料解理断裂强度σC,裂纹就失稳扩展,产生脆性断裂

3、.取特征距离为晶粒直径的两倍(2d)ρ0裂纹尖端曲率半径n-应变硬化指数Xc-特征距离,2~3个晶粒尺寸（二）断裂韧度与冲击韧度之间的关系静力韧度、冲击韧度、断裂韧度度量材料韧性的指标应力集中程度、应力状态、加载速率tK1tK2t0tAKVKICAKVKIC茹尔夫对中、高强度钢试验得到：MPa.m1/2影响断裂韧度KIC的因素10材科（2）班1030250047盛振栋(一)材料的成分，组织对KIC的影响(内因)1、化学成分的影响(1)C%↑，KIC↓。(2)细化晶粒的合金元素，KIC提高。晶粒细化强度提高，塑性提高KIC提高(3)强烈固溶强化元素明显降低KIC。强烈固溶强度增

4、加，塑性降低KIC降低（综合影响）(4)形成金属间化合物并呈第二相析出的元素，降低KIC。金属间化合物(σ相和Loves相)降低塑性KIC降低影响断裂韧度KIC的因素2、基体相结构和晶粒大小的影响(1)基体相结构一般来说，基体相晶体结构易于发生塑性变形，产生韧性断裂，材料的断裂韧度就高。如钢铁材料，基体可以是面心立方固溶体，也可以是体心立方固溶体。面心立方固溶体容易发生滑移塑性变形而不产生解理断裂，并且形变硬化指数n较高，其断裂韧度较高。影响断裂韧度KIC的因素（4）瓷材料，提高材料强度的组元，都将提高断裂韧度。（5）对于高分子材料，增强结合键的元素都将提高断裂韧度。A钢KI

5、C>P钢KIC、M钢KICA钢KIC>P钢KIC、M钢KIC应用实例：超高强度奥氏体钢又称相变诱发塑性钢——断裂韧性极高添加大量Ni、Mn元素获得奥氏体钢。*室温温加工后产生大量的位错和沉淀，强度大大提高。*裂纹前端存在应力集中，可诱发马氏体，切变中消耗大量能量——提高断裂韧性影响断裂韧度KIC的因素(2)晶粒大小一般而言，晶粒越细，KIC越高。晶粒细小n和σc越大KIC提高措施：合金化(加入Al，Ti，V，Zr，Nb)；冷热加工(如控制轧制)；热处理(如循环热处理)，均可使晶粒细化，从而提高强韧性。例外：如超高温淬火。尽管组织粗大，但由于在超高温淬火时，组织中含有较多的残余

6、奥氏体，对韧性有利，在两者的联合作用下，使KIC提高。影响断裂韧度KIC的因素3、钢中夹杂物和第二相对KIC的影响。钢中夹杂物和某些第二相，其韧性比基体材料要差，称脆性相。由于其本身脆裂或再相界面开裂而形成微孔，微孔和主裂纹连接使裂纹扩展，从而降低KIc。影响断裂韧度KIC的因素影响程度与夹杂物或第二相的类型，形状，大小，数量及分布有关。一般可归纳如下：第一，非金属夹杂物往往使断裂韧度降低。第二，脆性第二相随着体积分数的增加，使得断裂韧度降低。第三，韧性第二相当其形态和数量适当时，可以提高材料的断裂韧度。4、显微组织对的影响(1)板条M的KIC>孪晶M的KIC。(2)KIC(

7、回火索氏体)>KIC(回火屈氏体)>KIC(回火马氏体)(3)上B：KIC↓；下B：KIC↑。KIC(B下)≈KIC(M板条)>KIC(B上)(4)A的KIC>M的KIC，所以残余A为韧性相，使KIC↑。要求：少，小，匀，圆（球）。措施：冶金质量的控制、添加稀土改性夹杂物、合理选择热处理工艺。影响断裂韧度KIC的因素影响断裂韧度KIC的因素总的来说，使材料的强度、塑性提高的或者使裂纹扩展阻力增加的因素都能使材料的KIC提高。要注意的是要考虑某个因素对KIC综合影响，不能仅考虑因素的片面作用。如强烈固溶强