43塑性条件下的金属断裂韧度(阅读).pptVIP

* 第三节 影响断裂韧度的因素 一、断裂韧度与常规力学性能指标之间的关系 （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。 σy σS dT 塑性区应变为ey r=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. 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. 取特征距离为晶粒直径的两倍(2d) ρ0 裂纹尖端曲率半径 （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 n-应变硬化指数 Xc-特征距离,2~3个晶粒尺寸 tK1 tK2 t0 t AKVKIC AKV KIC 茹尔夫对中、高强度钢试验得到： 二、影响断裂韧度的因素 内因：成分、组织 外因：温度、应变速率、尺寸 （一）、成分、组织的影响 1、化学成分的影响 细化晶粒元素 ↓ KIC ↑ KIC 固溶强化元素 形成第二相元素 ↓ KIC 杂质元素 ↓ KIC 2、组织的影响 钢基体组织的影响 M、F、 晶粒大小 细化晶粒↑ KIC 第二相和夹杂物的影响 ↑纯净度 ↑ KIC 第二相:少、圆、小、均 碳化物粒状↑ KIC 回火组织的影响 回火T↑ ↑ KIC （二）、特殊热处理的影响 1、形变热处理 A1 A3 MS T t 高温形变 低温形变 高温形变热处理 低温形变热处理 A好 33CrNiSiMnMo,↑ 20%KIC,↑16%σ 0.2 30CrNi4Mo,↑ 18%KIC,↑26%σ 0.2 2、亚温淬火 淬火加热温度在A1-A3之间 3、超高温淬火 淬火加热温度远高于正常的加热温度 (三)温度和应变速率的影响 1、温度的影响 T↑ ↑ KIC 2、应变速率的影响 应变速率↑ ↓ KIC A+F 晶界↑， 晶界杂质浓度↓ F溶解杂质↑ ↓高温回火脆性 KIC 应变速率 第四节 断裂韧度在工程中的应用 一、承载能力的计算 已知材料的KIC和裂纹长度，计算允许的应力 二、材料的脆性评定和选材 KIC的高低 临界裂纹的长度 三、材料的失效分析 第五节 弹塑性条件下金属的断裂韧度 1、大范围屈服构件的断裂问题 中、低强度钢，中小截面尺寸的构件 2、中低强度钢的断裂韧度K1c的测试 44 0.0065-0.0068 50 0.0062-0.0065 63 0.0057-0.0062 75 0.0050-0.0057 B(mm) σy /E 取E=200GPa， σs=1000MPa 则B=75mm 一、J积分原理及断裂韧度JⅠC （一）J积分的概念 裂纹扩展时的能量释放率 裂纹扩展时的能量释放率的积分表达式为 B Г′ ds T u Г x y O ′ 在单位厚度（B=1）的Ⅰ型裂纹体 应变能密度w， Г上任一点的作用力为T 在弹性状态下 U=Ue-W dUe=wdV=wdA =wdA= =wdxdy dW=u.TBds 在弹塑性条件下,W表示弹塑性应变能密度 在线弹性条件下,GⅠ =JⅠ 小应变条件下, JⅠ 积分与路径无关 B Г′ ds T u Г x y O ′ JⅠ 积分值反映了裂纹尖端区的应变能,即应力应变集中程度