材料失效分析第二至四章-解理斷裂與沿晶斷裂課件

第二章韌性斷裂§1、概述§2、韌性斷裂的斷口形貌特征§3、韌窩形成機理§4、影響韌窩形貌的因素第二章韌性斷裂§1、概述1、特點：料斷裂前發(fā)生明顯的塑性變形。也可以說塑性變形是韌斷的前奏，而韌斷是大量塑性變形的結(jié)果。2、過程：顯微空洞形成、擴展、連接、斷裂3、類型：

微孔聚集型純剪切型§1、概述§2、韌性斷裂的斷口形貌特征一、宏觀形貌特征纖維區(qū)、剪切唇二、微觀形貌特征韌窩花樣（斷面上覆蓋著大量微坑）韌窩類型：等軸韌窩拋物線韌窩卵形韌窩

§2、韌性斷裂的斷口形貌特征等軸韌窩等軸韌窩拋物線韌窩拋物線韌窩

卵型韌窩卵型韌窩§3、韌窩形成機理§3、韌窩形成機理§4、影響韌窩形貌的因素1、夾雜物或第二相粒子尺寸較小，且分布密集→促進韌窩成核，形成小而多的韌窩花樣尺寸較大，且分布變化不大→促進裂紋擴展，形成較大的韌窩花樣2、基體材料的韌性韌性差、塑性變形能力差，韌窩尺寸較小、較淺3、試驗溫度

T↑、有利于韌窩的成核與擴展，韌窩寬度和深度增加4、應(yīng)力狀態(tài)拉應(yīng)力、切應(yīng)力、撕裂應(yīng)力§4、影響韌窩形貌的因素應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)第三章解理斷裂§1、概述§2、解理斷口形貌特征及形成機理§3、影響解理斷裂的因素§4、準解理斷裂第三章解理斷裂§1、概述1、定義正應(yīng)力、解理面、穿晶脆斷2、發(fā)生條件一般均在bcc、hcp金屬中發(fā)生，而fcc只在特殊情況下才發(fā)生，如腐蝕環(huán)境、材質(zhì)較差時?！?、概述§2、解理斷口形貌特征一、宏觀形貌特征

1、放射狀條紋

2、人字紋

3、小刻面（facet）：發(fā)亮的小晶面解理斷口上的結(jié)晶面宏觀上呈無規(guī)則取向強光下可見到閃閃發(fā)光的特征解理斷口是由許多小刻面組成的，每個小刻面代表一個晶粒§2、解理斷口形貌特征

小刻面

放射條紋人字紋小刻面放射條紋人字紋二、微觀形貌特征及形成機理

特征：扇形花樣解理臺階（cleavagestep）河流花樣（riverpattern）舌狀花樣（tonguepattern）青魚骨花樣（spinepattern）瓦納線（wallnerline）二、微觀形貌特征及形成機理扇形花樣河流花樣扇形花樣河流花樣舌狀花樣舌狀花樣

青魚骨花樣瓦納線青魚骨花樣（二）形成機理（模型）1、解理臺階解理裂紋與螺位錯交截形成臺階（二）形成機理（模型）臺階形成過程的簡化圖臺階形成過程的簡化圖通過二次解理或撕裂相互連接形成臺階（撕裂棱）通過二次解理或撕裂相互連接形成臺階（撕裂棱）臺階的性質(zhì)臺階在擴展過程中會發(fā)生合并或消失（臺階高度減小）相同方向的臺階合并后高度增加相反方向的臺階合并后高度減小或消失臺階高度與柏氏矢量大小、位錯密度之間存在一定關(guān)系

H＝bN1/2臺階的性質(zhì)2、河流花樣定義：解理臺階及局部塑性變形形成的撕裂脊線所組合的條紋。其形狀類似地圖上的河流。形成機理：河流花樣實際上就是解理臺階的一種標志。當裂紋擴展時，同號臺階匯合成較大的臺階，而較大的臺階又匯合成更大的臺階，其結(jié)果就形成河流花樣。2、河流花樣影響因素：小角度晶界：傾斜晶界——影響不大，延伸至相鄰晶粒扭轉(zhuǎn)晶界——在亞晶界出產(chǎn)生新的裂紋，河流激增大角度晶界：河流不能通過，在晶界出產(chǎn)生新的裂紋，向外擴展，形成扇形花樣影響因素：材料失效分析第二至四章-解理斷裂與沿晶斷裂ppt課件大角度晶界，扇形花樣大角度晶界，扇形花樣3、舌狀花樣特點：形狀象“舌頭”，一般在鋼鐵材料中成組出現(xiàn)。3、舌狀花樣形成機理：解理裂紋沿著孿晶面｛112｝產(chǎn)生二次解理及局部塑性變形撕裂的結(jié)果。在低溫、高速變形時容易發(fā)生孿生變形，也就容易出現(xiàn)舌狀花樣。形成機理：青魚骨花樣、瓦納線青魚骨花樣、瓦納線§3、影響解理斷裂的因素1、晶體結(jié)構(gòu)

bcc、hcp—易發(fā)生解理斷裂

fcc——不易發(fā)生解理斷裂2、顯微組織

F—斷口較光滑，微觀呈河流條紋或舌狀花樣

P—斷口呈不連續(xù)片層狀

M—斷口呈鋸齒狀，出現(xiàn)小刻面§3、影響解理斷裂的因素3、溫度

T↓，易導(dǎo)致解理斷裂

T＜Tc，晶體在塑性變形前產(chǎn)生解理裂紋，斷口呈現(xiàn)脆性

T＞Tc，晶體先發(fā)生塑變，后產(chǎn)生解理，即斷裂時伴隨一定的塑性變形4、加載速度

V↑，易發(fā)生解理斷裂3、溫度§4、準解理斷裂與解理相比，準解理斷裂的特征：①準解理裂紋源常在準解理平面的內(nèi)部形成，而解理裂紋源在解理面

邊界（晶界）形成②準解理裂紋擴展路徑比解理裂紋要不連續(xù)得多，常在局部地方形成并局部擴展③準解理包含更多的撕裂④準解理面的位向并不如鐵素體基體的解理面｛100｝嚴格對應(yīng)，不存在確定的位向關(guān)系§4、準解理斷裂準解理裂紋形成機理示意圖準解理裂紋形成機理示意圖準解理斷口形貌準解理斷口形貌準解理斷口形貌準解理斷口形貌第四章沿晶斷裂1、定義：材料沿晶界（原奧氏體晶界、相界、焊合界面）發(fā)生的斷裂。2、類型：韌性沿晶斷裂（沿晶韌斷）脆性沿晶斷裂（沿晶脆斷）第四章沿晶斷裂3、產(chǎn)生原因※脆性沉淀相沿晶界析出：鋼中的碳化物

Al-Li合金中的δ（AlLi）相※晶界弱化：雜質(zhì)Na、S、P等的晶界偏析合金鋼中的高溫回火脆性※環(huán)境：SCC、氫脆、蠕變※熱應(yīng)力：焊接材料的HAZ※晶粒粗大！3、產(chǎn)生原因！4、斷口形貌特征

宏觀斷口：結(jié)晶狀形貌冰糖塊狀（晶粒粗大）灰色的石狀結(jié)晶狀斷口石狀斷口4、斷口形貌特征結(jié)晶狀斷口石狀斷口微觀斷口：多邊形圖象（晶粒外形輪廓）冰糖狀形貌微觀斷口：多邊形圖象（晶粒外形輪廓）材料失效分析第二至四章-解理斷裂與沿晶斷裂ppt課件例1：一批鍛件毛坯在抽樣檢驗時，發(fā)現(xiàn)屈服強度與斷面收縮率均不滿足要求