复习1脆性断裂

第一章绪论一、1、模具成型工艺包括：普通模锻，挤压，拉拔，冲压，压铸，塑料成型。

2、模具的分类：（1）按模具加工材料的再结晶温度分,分为冷变形模具，热作模具，温变形模具。

（2）按模具加工坯料的工作温度分，热作模具，冷作模具，温作模具。

（3）按模具成形的材料分，金属成形模具，非金属成形模具。

（4）按模具的用途分，锻造模具，冲压模具，挤压模具，拉拔模具，压铸模具，塑料模具，橡胶模具，陶瓷模具，玻璃模具，其他模具。

3、模具寿命的基本概念：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数。

4、模具失效：模具受到损坏, 不能通过修复而继续服役。

广义上讲，模具失效是指一套模具完全不能再用。

生产中一般指模具的主要工作零件不能再用。

5、模具失效形式：非正常失效（早期失效），正常失效。

非正常失效：模具末达到一定的工业技术水平下公认的寿命, 就不能服役。

早期失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损。

正常失效：模具经大量的生产使用,因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役时，称模具的正常失效。

6、模具正常寿命：模具正常失效前, 生产出的合格产品的数目 , 称模具正常寿命，简称模具寿命S。

7、模具失效形式主义有三种：磨损，断裂，塑性变形。

磨损：由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象。

磨损失效：当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役。

8、模具成形坯料不同，使用状况不同，其磨损情况不同，但按磨损机理可分为：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损。

9、磨粒磨损：外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。

工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。

10、粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。

11、粘着磨损按照磨损严重程度分为：轻微粘着磨损，严重粘着磨损（涂抹，擦伤，胶合）。

工程材料力学性能各个章节主要复习知识点第一章弹性比功：又称弹性比能，应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。

滞弹性：对材料在弹性范围内快速加载或卸载后随时间延长附加弹性应变的现象。

包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变为1%~4%），卸载后再同向加载，规定残余伸长应力（弹性极限或屈服极限）增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。

脆性：材料在外力作用下（如拉伸，冲击等）仅产生很小的变形及断裂破坏的性质。

韧性：是金属材料断裂前洗手塑性变形功和断裂功的能力，也指材料抵抗裂纹扩展的能力。

应力、应变；真应力，真应变概念。

穿晶断裂和沿晶断裂：多晶体材料断裂时，裂纹扩展的路径可能不同，穿晶断裂穿过晶内；沿晶断裂沿晶界扩展。

拉伸断口形貌特征？①韧性断裂：断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45度角。

用肉眼或放大镜观察时，断口呈纤维状，灰暗色。

纤维状是塑性变形过程中微裂纹不断扩展和相互连接造成的，而灰暗色则是纤维断口便面对光反射能力很弱所致。

其断口宏观呈杯锥形，由纤维区、放射区、和剪切唇区三个区域组成。

②脆性断裂：断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。

板状矩形拉伸试样断口呈人字形花样。

人字形花样的放射方向也与裂纹扩展方向平行，但其尖端指向裂纹源。

韧、脆性断裂区别？韧性断裂产生前会有明显的塑性变形，过程比较缓慢；脆性断裂则不会有明显的塑性变形产生，突然发生，难以发现征兆拉伸断口三要素？纤维区，放射区和剪切唇。

缺口试样静拉伸试验种类？轴向拉伸、偏斜拉伸材料失效有哪几种形式？磨损、腐蚀和断裂是材料的三种主要失效方式。

材料的形变强化规律是什么？层错能越低，n越大，形变强化增强效果越大退火态金属增强效果比冷加工态是好，且随金属强度等级降低而增加。

在某些合金中，增强效果随合金元素含量的增加而下降。

材料的晶粒变粗，增强效果提高。

第二章应力状态软性系数：材料某一应力状态，τmax和σmax的比值表示他们的相对大小，成为应力状态软性系数，比为α，α=τmaxσmax缺口敏感度：缺口试样的抗拉强度σbn 与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度σb的比值表示缺口敏感度，即为NSR=σbnσb第三章低温脆性：在实验温度低于某一温度t2时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显降低，断裂机理由微孔聚集性变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。

材料的脆性断裂与强度§2．1 脆性断裂现象⼀、弹、粘、塑性形变在第⼀章中已阐述的⼀些基本概念。

1．弹性形变正应⼒作⽤下产⽣弹性形变，剪彩应⼒作⽤下产⽣弹性畸变。

随着外⼒的移去，这两种形变都会完全恢复。

2．塑性形变是由于晶粒内部的位错滑移产⽣。

晶体部分将选择最易滑移的系统(当然，对陶瓷材料来说，这些系统为数不多)，出现晶粒内部的位错滑移，宏观上表现为材料的塑性形变。

3．粘性形变⽆机材料中的晶界⾮晶相，以及玻璃、有机⾼分⼦材料则会产⽣另⼀种变形，称为粘性流动。

塑性形变和粘性形变是不可恢复的永久形变。

4．蠕变：当材料长期受载，尤其在⾼温环境中受载，塑性形变及粘性形变将随时间⽽具有不同的速率，这就是材料的蠕变。

蠕变的后当剪应⼒降低(或温度降低)时，此塑性形变及粘性流动减缓甚⾄终⽌。

蠕变的最终结果：①蠕变终⽌；②蠕变断裂。

⼆．脆性断裂⾏为断裂是材料的主要破坏形式。

韧性是材料抵抗断裂的能⼒。

材料的断裂可以根据其断裂前与断裂过程中材料的宏观塑性变形的程度，把断裂分为脆性断裂与韧性断裂。

1．脆性断裂脆性断裂是材料断裂前基本上不产⽣明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发⽣的快速断裂过程，因⽽具有很⼤的危险性。

因此，防⽌脆断⼀直是⼈们研究的重点。

2．韧性断裂韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产⽣明显宏观塑性变形的断裂过程。

韧性断裂时⼀般裂纹扩展过程较慢，⽽且要消耗⼤量塑性变形能。

⼀些塑性较好的⾦属材料及⾼分⼦材料在室温下的静拉伸断裂具有典型的韧性断裂特征。

3．脆性断裂的原因在外⼒作⽤下，任意⼀个结构单元上主应⼒⾯的拉应⼒⾜够⼤时，尤其在那些⾼度应⼒集中的特征点(例如内部和表⾯的缺陷和裂纹)附近的单元上，所受到的局部拉应⼒为平均应⼒的数倍时，此过分集中的拉应⼒如果超过材料的临界拉应⼒值时，将会产⽣裂纹或缺陷的扩展，导致脆性断裂。

虽然与此同时，由于外⼒引起的平均剪应⼒尚⼩于临界值，不⾜以产⽣明显的塑性变形或粘性流动。

聚合物的断裂11.脆性断裂和韧性断裂A.聚合物材料韧性，在断裂前能吸收大量能量。

韧性不是总表现出来，由于加载方式改变（温度、湿度、速率、制件形状、尺寸）等会改变材料韧性，甚至脆断。

B.脆性在本质上总是与材料的弹性响应相关联。

断裂前试样的形变是均匀的，致使试样断裂的裂缝迅速贯穿垂直于应力方向的平面。

断裂试样不显示有明显的推迟形变，断裂面光滑，相应的应力-应变关系是线形的或者微微有些非线形，断裂应变值低于5%，且所需的能量也不大。

C.韧性，通常有大得多的形变，这个形变在沿着试样长度方向上可以是不均匀的，如果发生断裂，试样断面粗糙，常常显示有外延的形变，其应力-应变关系是非线形的，消耗的断裂能很大。

D.在这许多特征中，断裂面形状和断裂能是区别脆性和韧性断裂最主要的指标。

E.脆性断裂是由所加应力的张应力分量（正压力）引起的，脆性断面垂直于拉伸应力方向。

韧性断裂是由切应力分量（剪切力）引起的,切变线通常在以韧性形式屈服的聚合物中被观察到。

F.所加的应力体系和试样的几何形状将决定试样中张应力分量和切应力分量的相对值，从而影响材料的断裂形式。

例如，流体静压力通常可使断裂由脆性变为韧性，尖锐的缺口在改变断裂方式由韧变脆方面有特别的效果。

G.对于高分子材料，脆性和韧性还极大地依赖于实验条件，主要是温度和测试速率(应变速率)。

在恒定应变速率下的应力-应变曲线随温度而变化，断裂可由低温的脆性形变变为高温的韧性形变。

应变速率的影响与温度正相反。

H.材料的脆性断裂和塑性屈服是两个各自独立的过程。

实验表明，在一定应变速率下，断裂应力和屈服应力与温度的关系如图8-29 (a)所示。

显然，两条曲线的交点就是脆韧转变点。

同样，在一定温度下，断裂应力和屈服应力与应变的关系如图（b）所示，断裂应力受温度和应变速率影响不大，而屈服应力受温度和应变速率影响很大。

即屈服应力随温度增加而降低，随应变速率增加而増加。

因此，脆韧转变将随应变速率増加而移向高温，即在低应变速率时是韧性的材料，高应变速率时将会发生脆性断裂。

第5章钢结构的脆性断裂事故5.1 脆性断裂概念钢结构是由钢材组成的承重结构，虽然钢材是一种弹塑性材料，尤其低碳钢表现出良好的塑性，但在一定的条件下，由于各种因素的复合影响，钢结构也会发生脆性断裂，而且往往在拉应力状态下发生。

脆性断裂是指钢材或钢结构在低名义应力（低于钢材屈服强度或抗拉强度）情况下发生的突然断裂破坏。

钢结构的脆性断裂通常具有以下特征：1．破坏时的应力常小于钢材的屈服强度ƒy，有时仅为ƒy的0.2倍。

2．破坏之前没有显著变形，吸收能量很小，破坏突然发生，无事故先兆。

3．断口平齐光亮。

脆性破坏是钢结构极限状态中最危险的破坏形式。

由于脆性断裂的突发性，往往会导致灾难性后果。

因此，作为钢结构专业技术人员，应该高度重视脆性破坏的严重性并加以防范。

5.2 脆性断裂的原因分析钢结构塑性很好，但仍然会发生脆性断裂，是由于各种不利因素综合影响或作用的结果，主要原因可归纳为以下几方面：一．材质缺陷当钢材中碳，硫，磷，氧，氮，氢等元素的含量过高时，将会严重降低其塑性和韧性，脆性则相应增大。

通常，碳导致可焊性差；硫、氧导致“热脆”；磷、氮导致“冷脆”；氢导致“氢脆”。

另外，钢材的冶金缺陷，如偏析，非金属夹杂，裂纹以及分层等也将大大降低钢材抗脆性断裂的能力。

二．应力集中钢结构由于孔洞、缺口、截面突变等不可避免，在荷载作用下，这些部位将产生局部高峰应力，而其余部位应力较低且分布不均匀的现象称为应力集中。

我们通常把截面高峰应力与平均应力之比称为应力集中系数，以表明应力集中的严重程度。

当钢材在某一局部出现应力集中，则出现了同号的二维或三维应力场使材料不易进入塑性状态，从而导致脆性破坏。

应力集中越严重，钢材的塑性降低愈多，同时脆性断裂的危险性也愈大。

钢结构或构件的应力集中主要与构造细节有关：1．在钢构件的设计和制作中，孔洞、刻槽、凹角、缺口、裂纹以及截面突变在所难免。

2．焊接作为钢结构的主要连接方法，有众多的优点，但不利的是焊缝缺陷以及残余应力的存在往往是应力集中源。

名词解释1、包申格效应——金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），而后再同向加载，规定残余伸长应为增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

2、塑性——材料的微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。

3、硬度——材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力，是材料的一种重要力学性能。

4、应变硬化——材料在应力作用下进入塑性变形阶段后，随着变形量的增大，形变应力不断提高的现象。

5、弛豫——施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。

6、蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。

6、滞弹性——当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。

7、压电性——某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。

8、电解效应——离子的迁移伴随着一定的质量变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质。

9、逆压电效应——某些晶体在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比。

10、压敏效应——指对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压以下，电阻值非常高，几乎无电流通过；超过该临界电压(敏压电压)，电阻迅速降低，让电流通过。

11、热释电效应——晶体因温度均匀变化而发生极化强度改变的现象。

12、光电导——光的照射使材料的电阻率下降的现象。

13、磁阻效应——半导体中，在与电流垂直的方向施加磁场后，使电流密度降低，即由于磁场的存在使半导体的电阻增大的现象。

14、光伏效应——指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。

15、电介质——在外电场作用下，能产生极化的物质。

16、极化——介质在电场作用下产生感应电荷的现象。

16、自发极化——极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。

断裂☐断裂是机械和工程构件失效的主要形式之一。

☐断裂是材料的一种十分复杂的行为，在不同的力学、物理和化学环境下，会有不同的断裂形式。

☐研究断裂的主要目的是防止断裂，以保证构件在服役过程中的安全。

断裂的分类1按断裂前塑性变形大小分类：脆性断裂，韧性断裂（延性断裂）是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。

脆性断裂:脆性材料的拉伸断口断口呈平齐状，可见明显放射状线。

☐因为没有明显的预兆，所以脆性断裂具有很大的危险性。

☐脆性断裂的断口一般与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。

☐裂纹扩展速度大，往往受到的应力低于设计要求的许用应力。

是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂韧性断裂:过程。

延性材料的拉伸断口☐韧性断裂时一般裂纹扩展过程较慢，而且要消耗大量塑性变形能。

☐韧性断裂的断口用肉眼或放大镜观察时，往往呈暗灰色、纤维状。

☐不易造成重大事故，易被人察觉。

韧断前有明显的颈缩，断裂前有大量的塑性变形。

上下断杯锥状断口:口分别呈杯状和锥状，合称为杯锥状断口。

延性材料的拉伸断口断口13•剪切唇•放射区断口上分三个典型的区域：三要素2按断裂面的取向分类:正断，切断正断：正应力引起；切断：切应力引起。

有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教3按裂纹扩展途径分类：穿晶断裂，沿晶（晶界）断裂穿晶断裂&沿晶断裂沿晶断裂的断口形貌穿晶断裂与沿晶断裂有时是同时发生的断裂的分类4按微观断裂机理分类：剪切断裂,微孔聚合型断裂, 解理断裂解理断裂是材料在拉应力的作用下，由于原于间结合键遭到破坏，严解理断裂:格地沿一定的结晶学平面(即所谓“解理面”)劈开而造成的。

解理断裂是脆性穿晶断裂，宏观形貌较为平坦的、发亮的结晶状断面。

B类碳素钢低温解理断裂的河流花样微孔聚合型断裂断口在宏观上常呈现暗灰色、纤维状，微观断口特征花样韧窝:则是断口上分布大量“韧窝”。

第一篇材料的力学性能第一章材料的弹性变形一、名词解释1、弹性变形：外力去除后，变形消失而恢复原状的变形。

P42弹性模量：表示材料对弹性变形的抗力，即材料在弹性变形范兩内，产生单位弹性应变的需应力。

P103、比例极限：是保证材料的弹性变形按正比例关系变化的最大应力。

P154、弹性极限：是材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。

P155、弹性比功：是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

P156、包格申效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%）, 而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

P207、内耗：在加载变形过程中，被材料吸收的功称为内耗。

P21二、填空题1、金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）和（断裂）的能力。

P22、低碳钢拉伸试验的过程可以分为（弹性变形）、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。

P2三、选择题1、表示金属材料刚度的性能指标是（B ）。

P10A比例极限B弹性模量C弹性比功2、弹簧作为广泛应用的减振或储能元件，应具有较高的（C ）<> P16A塑性B弹性模量C弹性比功D硬度3、下列材料中（C ）最适宜制作弹簧。

A 08 钢B 45 钢C 60Si:Mn C T12 钢4、下列因素中，对金属材料弹性模量影响最小的因素是（D ）。

A化学成分B键合方式C晶体结构D晶粒大小四、问答题影响金属材料弹性模量的因素有哪些？为什么说它是组织不敬感参数？答：影响金属材料弹性模量的因素有：键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、温度及加载方式和速度。

弹性模量是组织不敬感参数，材料的晶粒大小和热处理对弹性模量的影响很小。

因为它是原子间结合力的反映和度量。

P11第二章材料的塑性变形一、名词解释1、塑性变形：材料在外力的作用于下，产生的不能恢复的永久变形。

P242、塑性：材料在外力作用下，能产生永久变形而不断裂的能力。

P523、屈服强度：表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。

脆性断裂名词解释
脆性断裂是指构件未经明显的变形而发生的断裂。

断裂时材料几乎没有发生过塑性变形。

如杆件脆断时没有明显的伸长或弯曲，更无缩颈，容器破裂时没有直径的增大及壁厚的减薄。

脆断的构件常形成碎片。

材料的脆性是引起构件脆断的重要原因。

因构件中存在严重缺陷（如裂纹）发生低应力脆断时也具有脆性断裂的宏观特征，但此时材料不一定很脆。

因材料脆性而发生的脆断断口“呈结晶状”，有金
属光泽，断口与主应力垂直，也即与构件表面垂直，断口平齐。

脆性断裂一般发生在高强度或低延展性、低韧性的金属和合金上。

另一方面，即使金属有较好的延展性，在下列情况下，也会发生脆性断裂，如低温，厚截面，高应变率（如冲击），或是有缺陷。

脆性断
裂引起材料失效一般是因为冲击，而非过载。

经长期研究，人们认识到，过去我们把材料看做毫无缺陷的连续均匀介质是不对的。

材料内部在冶炼、轧制、热处理等各种制造过程中不可避免地产生某种微裂纹，而且在无损探伤检验时又没有被发现。

那么，在使用过程中，由于应力集中、疲劳、腐蚀等原因，裂纹会进一步扩展。

当裂纹尺寸达到临界尺寸时，就会发生低应力脆断的事故。

脆性断口宏观特点为：断口平齐而光亮，且与正应力垂直；脆性断裂微观特点为：断口呈人字或放射花样。