针对金属材料断裂韧性的相关研究.pdf

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1、学术针对金属材料断裂韧性的相关研究哈尔滨汽轮机厂有限责任公司一徐清泉摘要：研究影响金属材料断裂韧性的因素对于提高金属的断裂韧性具有重要意义。而影响金属材料断裂韧性的因素非常多，且很复杂。因此，本文针对这些问题全面分析，认真地进行了研究相关的研究。1．金属材料断裂韧性考虑韧性劣化行为的评定结果之间存在较大在不出现回火脆性的情况下，随着回火温度断裂韧性一一指金属材料阻止宏观裂纹差异。因此，对于中温段工作的压力容器和的提高，强度逐渐下降，塑性和韧性逐渐升高。失稳扩展能力的度量，也是金属材料抵抗脆管道的安全评定还应计入断裂韧性下降的影因此，通过淬火、回火获得回火马氏

2、体组织性破坏的韧性参数。它和裂纹本身的大小、响。文中得到的一些结论具有一定的普遍的综合力学性能最好，即材料的屈服强度和形状及外加应力大小无关。是金属材料固有性，对于压力容器以及管道等的安全性设计断裂韧性值都高。马氏体有两种精细结构：的特性，只与金属材料本身、热处理及加工和评定具有非常重要的意义。主要研究内容一种是孪晶马氏体，其呈透镜状，交叉排列(约工艺有关。是应力强度因子的临界值。常用和成果总结如下：成6O。角)，内部由孪晶组成。它的特点是断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的(1)对于所研究的压力容器钢，当达到上在孪晶相交处容易形成微裂纹，所以孪晶马功表示

3、。例如应力～应变曲线下的面积。韧平台温度之后，其断裂韧性会随着温度的继续氏体组织的形成会降低钢的断裂韧性。另一性金属材料因具有大的断裂伸长值，所以有升高而存在下降的趋势，即存在韧性劣化的现种是板条马氏体，其呈板条状，平行排列。较大的断裂韧性，而脆性金属材料一般断裂象；(2)建立的断裂韧性JIC与温度T的关板条马氏体的亚结构是位错，在其板条内不韧性较小，是表征材料阻止裂纹扩展的能力，系与实验结果符合的很好，此数学模型可较存在显微裂纹，回火过程中也没有碳化物沿是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。在方便准确地估算材料的断裂韧性值；(3)有孪晶带析出而造成韧性降低的

4、缺点。加载速度和温度一定的条件下，对某种材料限元计算表明，随着温度的不断升高，恒定外贝氏体，一般可分为无碳贝氏体、上贝而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时，材力作用下，材料的断裂参量J积分呈现上升的氏体和下贝氏体。无碳贝氏体因热加工工艺料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需趋势，且在温度变化的初始阶段，J积分变化较不当而变得非常脆，且冲击韧性非常低，即的临界应力就愈大；当给定外力时，若材料缓慢，随着温度的不断升高，J积分变化的幅度魏氏组织，使断裂韧性下降。但调整成分和的断裂韧性值愈高，其裂纹达到失稳扩展时会越来越大；试样几何因素对J积分的计算结工艺，使针状铁素

5、体细化就可使其韧性提高。的临界尺寸就愈大。果产生显著的影响；裂纹尺寸对J积分也产生上贝氏体中在铁素体片层之间有碳化物析出，2．课题研究的主要内容明显的影响，裂纹越长，构件破坏的可能性就裂纹扩展阻力较小，其断裂韧性较低。下贝通过对金属材料断裂韧性的影响因素进越大；在倾角变化的开始阶段，J积分变化不怎氏体的碳化物是在铁素体内部析出的，裂纹行了系统分析。假定影响金属材料断裂韧性么明显，随着倾角的不断增加，J积分呈现显著扩展阻力较大，其断裂韧性值比上贝氏体高。的其它因素均保持不变，把温度对断裂韧性下降的趋势；且从裂纹张开位移6得到的结论奥氏体，奥氏体的韧性比马氏体高

6、。奥氏的影响进行单独研究。一些关于压力容器钢与J积分较为相似；(4)实际工程算例的分析表体本身的韧性比马氏体要高出很多，所以如果断裂韧性的研究结果表明，当温度达到上平明，在中温范围内，材料的韧性劣化行为对用在金属材料的马氏体上残留一定的奥氏体时，台温度之后，断裂韧性会随着温度的继续升于压力容器和管道安全评定的失效评定图产生也就相当于提高了金属材料的断裂韧性。高而下降，即存在韧性劣化的现象。相对于显著的影响。考虑韧性劣化行为的评定结果与3．1．2化学成分的影响低温范围断裂韧性的研究，中、高温范围内不考虑韧性劣化行为的评定结果存在较大差别。碳含量的影响，碳是钢中

7、主要的强化元断裂韧性的研究仍显不足，且实际工程中许因此，使用失效评定图对含缺陷压力容器和管素，也是控制断裂韧性最重要的参量。碳含多构件在高温条件下工作，按照常温力学性道进行安全评定时，应计入韧性劣化的影响。(5)量的高低决定着断裂韧性与强度这一对矛盾能设计的构件存在某种意义上的安全隐患，还有试样厚度严重影响裂纹前端的应力约束，的发展方向。一般规律，随着碳含量的增加，因而研究温度对断裂韧性的影响就显得相当进而影响材料的断裂韧性，数学模型表明金属断裂韧性单调下降。合金元素的影响，合金重要。文中结合钢韧断机理的研究成果与点材料的断裂韧性随着厚度的增加先升高后降低元

8、素主要通过对钢组织结构的影响来影响断缺陷在应力场中的