韧性断裂和脆性断裂的基本认识
2024-03-14
延性断裂
在微观层面上,韧性断裂的特征是酒窝结构(图)。 1a):由夹杂物或粗沉淀物引起的微孔被扩大,并且在进一步产量期间它们之间的材料被颈缩和剪切。 这些凹陷的深度可以被认为是金属延展性的量度。
a)具有微双相结构的两相CrNi钢:在凹陷中含有碳化氮。
当夹杂物大而扁平时,如普通轧制钢中的硫化物和氧化物,它们垂直于轧制平面(短横向)并引起"层状撕裂"。 内含物填充的平槽被裂缝隔开,有酒窝(图)。 1b)。
b)低碳钢中的分层剪切:槽中填充有由带凹痕的基质分隔的扁平夹杂物。
作为特例,可以发现非结构化区域。 发电机端环用冷加工奥氏体锰钢(图). 1c)。 这种钢的屈服强度具有局限性,其形成粗滑区并提供裂纹路径。
C)冷加工奥氏体锰钢:由于滑移区开裂而出现非结构区。
脆性断裂。 一般来说,脆性断裂传播是跨晶的。 在金属强度高的淬火回火钢的情况下,裂纹有时沿晶界传播(晶间断裂)。 裂纹的边界为奥氏体,形成如上所述的钢的高温相。 在冷却过程中,当这些晶界消失时,奥氏体转变为铁素体或马氏体。
裂隙断裂
在裂解期间,分离沿着特定的晶面进行,并且在BCC金属中,一般沿着{100}晶面进行。 FCC金属在正常条件下不经历裂解。
a)含铬高合金钢:以碳化物为裂纹源。
裂纹成核的局部滑移过程受到阻碍,如在沉淀相中(图)。 2a)处或在晶界处。 由于颗粒彼此不同,裂缝是梯级台阶(图)。 2b)。 新的裂缝连接在一起,通过进一步的裂缝传播形成河纹。
B)铸钢:河纹,晶界发生裂纹萌生。
裂隙表面的平坦性表明,只有两个原子平面参与断裂表面的形成。 但在开裂过程中,塑料区也形成在运行裂缝的前面。 该塑性区消耗断裂功的主要部分。 它取决于裂纹表面材料塑性变形时塑性区的横向范围。
在焊接过程中,两相奥氏体铁素体CrNi钢(25%Cr5%镍)熔合线附近的奥氏体可以转化为δ铁素体。 在随后的冷却过程中,δ-铁素体转变将再次发生,这将导致沿晶界形成薄壳。
鉴于铁素体状态,钢脆化随温度下降而发生,就像其他铁素体钢一样,但不是那么快。 在开裂过程中,铁素体晶粒以通常的方式沿{100}晶面断裂。 当裂纹到达晶界时停止时,主要是由于晶界上存在延性奥氏体。 晶粒附近的新裂纹成核。 因此,不同晶粒之间的开裂是独立的,只有在一定的产量后才能分离晶界。 因此,没有河流模式(图)。 2C)。
C)两相CrNi钢:单晶粒孤立开裂,无河纹。
在淬火和回火钢中,马氏体也会沿着{100}表面裂解和开裂。 由于单个马氏体块之间取向的显着差异,裂纹被晶界的交叉阻挡,类似于前面提到的两相钢,即必须发生剪切过程,并且解理面难以被看到(图1)。 2D)。
所属分类:
高强度六角螺栓
螺柱螺栓
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