《工程材料力学性能》期末复习笔记(4)

由本人自己,基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版(束德林主编),针对四川大学材料学院金属材料工程系期末复习整理。

5、★塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。指标：断后伸长率和断面收缩率

塑性的工程意义？P20(考)

6、★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。

韧度是度量材料韧性的力学性能指标，分为：静力韧度、冲击韧度、和断裂韧度。

静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。静力韧度 或 ( + ) 21 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。

韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型

转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。

四、金属的断裂

机件三种失效形式：磨损、腐蚀、断裂。

大多数金属材料断裂过程都包括裂纹形成和扩展两个阶段。

1、断裂的类型

（1）、韧性断裂与脆性断裂：

韧性断裂是金属材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，断口呈纤维状、灰暗色，其微观断裂机制主要是微孔聚集型和纯剪切的断裂。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。

脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不产生宏观塑性变形，没有明显征兆，断口平齐、光亮，常呈放射状或结晶状。常有人字纹或放射花样，其微观机理是解理断裂。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：（图1-17，P22）纤维区，放射区和剪切唇断面收缩率小于5％

为脆性断裂，大于5％为韧性断裂。

（2）、穿晶断裂和沿晶断裂：

穿晶断裂：裂纹穿过晶界，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。

沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，断口呈冰糖状，一般为脆性断裂。

（3）、解理断裂和剪切断裂：

剪切断裂是金属材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂，一类为纯剪切断裂，断口呈锋利的锲形或刀尖形；另一类为微孔聚集型，断口呈纤维状、灰暗色，微观断口上有大量的韧窝，这类断裂较常见。 解理断裂是金属材料在一定条件下如低温，当外加正应力达到一定的数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂。解理台阶、河流花样和舌状花样是解理断口的基本特征。解理面一般是低指数晶面或表面能最低的晶面。解理断裂通常总是脆性断裂。

2、解理断裂

（1）形成与扩展：甄纳-斯特罗位错塞积理论、柯翠尔位错反应理论

（2）解理断裂的微观断口特征：穿晶断裂；由晶粒大小的解理面集合而成；有台阶或撕裂棱及河流花样；存在舌头花样。

（3）准解理：与解理区别是解理小刻面不是晶体学解理面

3、微孔聚集断裂

（1）微孔形核和长大

A、过程：微孔成核、长大、聚合、断裂；B、微孔是通过第二相或夹杂物质点本身破裂，或与基体界面脱离成核的；C、位错环在外力作用下于第二相质点处堆积起来。

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