材料断口分析(第2-4章)
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精心整理名词解释延性断裂:金属材料在过载负荷的作用下,局部发生明显的宏观塑性变形后断裂。
蠕变:金属长时间在恒应力,恒温作用下,慢慢产生塑性变形的现象。
准解理断裂:断口形态与解理断口相似,但具有较大塑性变形(变形量大于解理断裂、小于延性断裂)是一种脆性穿晶断口沿晶断裂:裂纹沿着晶界扩展的方式发生的断裂。
解理断裂:在正应力作用下沿解理面发生的穿晶脆断。
应力腐蚀断裂:拉应力和腐蚀介质联合作用的低应力脆断疲劳辉纹纹。
正断韧性: 河流花样 氢脆:卵形韧窝等轴韧窝1.2.34裂纹张开型、边缘滑开型(正向滑开型)、侧向滑开型(撒开型) 裂纹尺寸与断裂强度的关系Kic :材料的断裂韧性,反映材料抗脆性断裂的物理常量(不同于应力强度因子,与K 准则相似) :断裂应力(剩余强度)a :裂纹深度(长度)Y :形状系数(与试样几何形状、载荷条件、裂纹位置有关) 脆性材料K 准则:KI 是由载荷及裂纹体的形状和尺寸决定的量,是表征裂纹尖端应力场强度的计算量; KIC 是材料固有的机械性能参量,是表示材料抵抗脆断能力的试验量第二章裂纹源位置的判别方法:T型法(脆断判别主裂纹),分差法(脆断判别主裂纹),变形法(韧断判别主裂纹),氧化法(环境断裂判别主裂纹),贝纹线法(适用于疲劳断裂判别主裂纹)。
断口的试样制备:截取,清洗,保存。
断口分析技术设备:1.宏观断口分析技术(用肉眼,放大镜,低倍率光学显微镜观察分析)2.光学显微断口分析(扫描电子显微镜光学显微镜,透射电子显微镜),3.电镜断口分析。
第三章延性断裂:12.3.1(1约成45(2(321.2.(1)内颈缩扩展:质点大小、分布均匀,韧窝在多处形核(裂纹萌生),随变形增加,微孔壁变薄,以撕裂方式连接(2)剪切扩展:材料中具有较多夹杂物,同时具有细小析出相时,微孔之间可能以剪切方式相连接。
注意:内颈缩扩展与剪切扩展在同一韧窝断口上可能同时发生。
影响韧窝的形貌因素:夹杂物或第二相粒子,基体材料的韧性,试验温度,应力状态。
⾦属断⼝机理及其分析名词解释延性断裂:⾦属材料在过载负荷的作⽤下,局部发⽣明显的宏观塑性变形后断裂。
蠕变:⾦属长时间在恒应⼒,恒温作⽤下,慢慢产⽣塑性变形的现象。
准解理断裂:断⼝形态与解理断⼝相似,但具有较⼤塑性变形(变形量⼤于解理断裂、⼩于延性断裂)是⼀种脆性穿晶断⼝沿晶断裂:裂纹沿着晶界扩展的⽅式发⽣的断裂。
解理断裂:在正应⼒作⽤下沿解理⾯发⽣的穿晶脆断。
应⼒腐蚀断裂:拉应⼒和腐蚀介质联合作⽤的低应⼒脆断疲劳辉纹:显微观察疲劳断⼝时,断⼝上细⼩的,相互平⾏的具有规则间距的,与裂纹扩展⽅向垂直的显微条纹。
正断:断⾯取向与最⼤正应⼒相垂直(解理断裂、平⾯应变条件下的断裂)韧性:材料从变形到断裂过程中吸收能量的⼤⼩,是材料强度和塑性的综合反映。
冲击韧性:冲击过程中材料吸收的功除以断的⾯积。
位向腐蚀坑技术:利⽤材料腐蚀后的⼏何形状与晶⾯指数之间的关系研究晶体取向,分析断裂机理或断裂过程。
河流花样:解理台阶及局部塑性变形形成的撕裂脊线所组成的条纹。
其形状类似地图上的河流。
断⼝萃取复型:利⽤AC 纸将断⼝上夹杂物或第⼆相质点萃取下来做电⼦衍射分析确定这些质点的晶体结构。
氢脆:⾦属材料由于受到含氢⽓氛的作⽤⽽引起的低应⼒脆断。
卵形韧窝:⼤韧窝在长⼤过程中与⼩韧窝交截产⽣的。
等轴韧窝:拉伸正应⼒作⽤下形成的圆形微坑。
均匀分布于断⼝表⾯,显微洞孔沿空间三维⽅向均匀长⼤。
第⼀章断裂的分类及特点1.根据宏观现象分:脆性断裂和延伸断裂。
脆性断裂裂纹源:材料表⾯、内部的缺陷、微裂纹;断⼝:平齐、与正应⼒相垂直,⼈字纹或放射花纹。
延性断裂裂纹源:孔⽳的形成和合并;断⼝:三区,⽆光泽的纤维状,剪切⾯断裂、与拉伸轴线成45o .2.根据断裂扩展途分:穿晶断裂与沿晶断裂。
穿晶断裂:裂纹穿过晶粒内部、可能为脆性断裂也可能是延性断裂;沿晶断裂:裂纹沿着晶界扩展,多属脆断。
应⼒腐蚀断⼝,氢脆断⼝。
3根据微观断裂的机制上分:韧窝、解理(及准解理)、沿晶和疲劳断裂 4根据断⾯的宏观取向与最⼤正应⼒的交⾓分:正断、切断正断:断⾯取向与最⼤正应⼒相垂直(解理断裂、平⾯应变条件下的断裂)切断:断⾯取向与最⼤切应⼒相⼀致,与最⼤应⼒成45o交⾓(平⾯应⼒条件下的撕裂)根据裂纹尖端应⼒分布的不同,主要可分为三类裂纹变形:裂纹张开型、边缘滑开型(正向滑开型)、侧向滑开型(撒开型)裂纹尺⼨与断裂强度的关系Kic :材料的断裂韧性,反映材料抗脆性断裂的物理常量(不同于应⼒强度因⼦,与K 准则相似)a Y K c c πσ?=1:断裂应⼒(剩余强度) a :裂纹深度(长度) Y :形状系数(与试样⼏何形状、载荷条件、裂纹位置有关)脆性材料K 准则:KI 是由载荷及裂纹体的形状和尺⼨决定的量,是表征裂纹尖端应⼒场强度的计算量; KIC 是材料固有的机械性能参量,是表⽰材料抵抗脆断能⼒的试验量第⼆章裂纹源位置的判别⽅法: T 型法(脆断判别主裂纹),分差法(脆断判别主裂纹),变形法(韧断判别主裂纹),氧化法(环境断裂判别主裂纹),贝纹线法(适⽤于疲劳断裂判别主裂纹)。
材料的力学性能-断裂与断口分析材料的断裂断裂是工程材料的主要失效形式之一。
工程结构或机件的断裂会造成重大的经济损失,甚至人员伤亡。
如何提高材料的断裂抗力,防止断裂事故发生,一直是人们普遍关注的课题。
任何断裂过程都是由裂纹形成和扩展两个过程组成的,而裂纹形成则是塑性变形的结果。
对断裂的研究,主要关注的是断裂过程的机理及其影响因素,其目的在于根据对断裂过程的认识制定合理的措施,实现有效的断裂控制。
✓材料在塑性变形过程中,会产生微孔损伤。
✓产生的微孔会发展,即损伤形成累积,导致材料中微裂纹的形成与加大,即连续性的不断丧失。
✓损伤达到临界状态时,裂纹失稳扩展,实现最终的断裂。
按断裂前有无宏观塑性变形,工程上将断裂分为韧性断裂和脆性断裂两大类。
断裂前表现有宏观塑性变形者称为韧性断裂。
断裂前发生的宏观塑性变形,必然导致结构或零件的形状、尺寸及相对位置改变,工作出现异常,即表现有断裂的预兆,可能被及时发现,一般不会造成严重的后果。
脆性断裂断裂前,没有宏观塑性变形的断裂方式。
脆性断裂特别受到人们关注的原因:脆性断裂往往是突然的,因此很容易造成严重后果。
脆性断裂断裂前不发生宏观塑性变形的脆性断裂,意味着断裂应力低于材料屈服强度。
对脆性断裂的广义理解,包括低应力脆断、环境脆断和疲劳断裂等。
脆性断裂一般所谓脆性断裂仅指低应力脆断,即在弹性应力范围内一次加载引起的脆断。
主要包括:与材料冶金质量有关的低温脆性、回火脆性和蓝脆等;与结构特点有关的如缺口敏感性;与加载速率有关的动载脆性等。
材料的断裂比较合理的分类方法是按照断裂机理对断裂进行分类。
微孔聚集型断裂、解理断裂、准解理断裂和沿晶断裂。
有助于→揭示断裂过程的本质→理解断裂过程的影响因素→寻找提高断裂抗力的方法。
材料的断裂将环境介质作用下的断裂和循环载荷作用下的疲劳断裂按其断裂过程特点单独讨论。
金属材料的断裂-静拉伸断口材料在静拉伸时的断口可呈现3种情况:(a)(b):平断口;(c)(d):杯锥状断口;(e)尖刃断口平断口:材料塑性很低、或者只有少量的均匀变形,断口齐平,垂直于最大拉应力方向。
断口分析报告1. 背景断口分析是一种通过观察和研究材料的断口特征,以了解材料断裂的原因和性质的方法。
断口分析在材料科学、工程和事故调查等领域都有广泛的应用。
本报告旨在对某一断口进行分析,以确定断裂原因并提供相关建议。
2. 断口特征通过对断口的观察,我们可以得出以下一些断口特征:2.1 断裂模式根据断裂的形态和特征,我们可以将断裂模式分为以下几种类型:•韧性断裂:断口较为平整,可见一些拉伸痕迹。
•脆性断裂:断口光滑,没有明显的变形或拉伸痕迹。
•疲劳断裂:断裂面呈现出扇形状的纹理,通常伴随着细小的裂纹。
2.2 断口形貌根据断口的形貌,我们可以得到以下一些关键信息:•断口表面的平整程度,可以判断材料的韧性。
•断口表面的颜色和气泡,可以了解材料的杂质含量和成分。
•断口表面的纹理和条纹,可以用于判断断裂过程中的应力分布和应力集中。
2.3 断口特征的意义通过对断口特征的分析,我们可以初步判断断裂原因、材料的性能和失效机制。
断口特征的意义如下:•韧性断口表明材料具有较好的韧性和延展性。
•脆性断口表明材料可能存在缺陷或材料本身较脆性。
•疲劳断裂表明材料长期受到了交变载荷的影响,可能需要进行疲劳寿命的评估。
3. 断裂原因分析基于对断口特征的观察和分析,我们进行进一步的断裂原因分析。
断裂原因分为以下几个方面:3.1 材料缺陷材料缺陷是引起断裂的常见原因之一。
缺陷可以存在于材料的制备、成型和使用过程中。
常见的材料缺陷包括:气孔、夹杂物、夹层等。
通过观察断口特征,我们可以判断是否存在明显的材料缺陷。
3.2 施加载荷材料在受到外部力的作用下可能会发生断裂。
施加在材料上的载荷可能包括拉力、压力、剪切力等。
通过观察断口形貌和纹理,我们可以初步判断受力方向和载荷大小。
3.3 环境因素环境因素也可能对材料的断裂起到一定的影响。
例如,高温、湿度、腐蚀等环境条件可能导致材料的性能变化和失效。
通过分析断口的颜色、气泡等特征,我们可以初步判断是否存在环境因素导致的断裂。
材料断口分析材料断口分析是一种重要的金相分析方法,通过观察金属材料在受力作用下的断口形貌,可以了解材料的性能和断裂特点。
在工程实践中,材料断口分析可以帮助工程师和科研人员更好地理解材料的性能,为材料的选用、加工和改进提供重要依据。
首先,材料断口分析需要对断口形貌进行详细的观察和描述。
通常情况下,金属材料的断口形貌可以分为韧性断口、脆性断口和疲劳断口三种类型。
韧性断口表现为比较光滑的断口,通常发生在具有良好塑性的金属材料上,表明材料具有较好的韧性和延展性。
脆性断口则表现为比较粗糙的断口,常见于强度较高但塑性较差的金属材料上,表明材料的抗拉强度较高但延展性较差。
疲劳断口则表现为呈现出一定的条纹状和海浪状的形貌,通常发生在金属材料长期受到交变载荷作用下,表明材料具有较好的耐疲劳性能。
其次,材料断口分析需要结合金相显微镜等仪器进行金相组织的观察和分析。
金相组织的观察可以帮助我们更加深入地了解材料的内部结构和性能。
通过金相显微镜观察,我们可以清晰地看到金属材料的晶粒结构、夹杂物分布和相变组织等信息,这些信息对于分析材料的性能和断裂特点具有重要意义。
最后,材料断口分析还需要进行断口形貌和金相组织的综合分析。
通过综合分析,我们可以更加全面地了解材料的性能和断裂特点,为材料的选用、加工和改进提供科学依据。
在实际工程中,材料断口分析可以帮助我们及时发现材料存在的问题,并采取相应的措施进行改进,保证工程的安全可靠性。
综上所述,材料断口分析是一种重要的金相分析方法,通过观察金属材料在受力作用下的断口形貌和金相组织,可以全面地了解材料的性能和断裂特点。
在工程实践中,材料断口分析具有重要的应用价值,可以为工程设计和科研实验提供重要依据,推动材料科学的发展和进步。